2025年材料成型技術(shù)模擬練習(xí)題含答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種鑄造方法屬于特種鑄造？A.砂型鑄造B.金屬型鑄造C.手工造型D.機(jī)器造型答案：B解析：特種鑄造是指區(qū)別于普通砂型鑄造的其他鑄造方法，包括金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造等；砂型鑄造是最基本的鑄造方法，手工造型和機(jī)器造型是砂型鑄造的造型方式分類。2.塑性變形中，加工硬化現(xiàn)象的本質(zhì)是：A.晶粒細(xì)化B.位錯(cuò)密度增加C.晶格畸變D.第二相粒子阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)答案：B解析：加工硬化是指金屬在塑性變形過程中，隨著變形程度增加，強(qiáng)度和硬度升高、塑性和韌性下降的現(xiàn)象。其本質(zhì)是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻，位錯(cuò)密度顯著增加，導(dǎo)致變形抗力增大。3.焊接過程中，熱影響區(qū)中組織性能最差的區(qū)域是：A.熔合區(qū)B.過熱區(qū)C.正火區(qū)D.部分相變區(qū)答案：A解析：熔合區(qū)（半熔化區(qū)）是焊縫與母材的交界區(qū)域，寬度僅0.1-0.4mm，晶粒粗大且成分不均勻，塑性和韌性極低，是焊接接頭中性能最薄弱的部位；過熱區(qū)因晶粒嚴(yán)重粗化，性能次之。4.鋁合金壓鑄件出現(xiàn)表面冷隔缺陷的主要原因是：A.澆注溫度過高B.模具溫度過低C.壓射比壓過大D.合金流動(dòng)性過好答案：B解析：冷隔是指鑄件表面出現(xiàn)的未完全融合的縫隙或凹痕，主要因金屬液充型時(shí)流動(dòng)中斷或溫度下降過快導(dǎo)致。模具溫度過低會(huì)加速金屬液冷卻，降低流動(dòng)性，易形成冷隔；澆注溫度過高可能導(dǎo)致縮孔，壓射比壓過大可能增加飛邊。5.自由鍛工藝中，拔長(zhǎng)工序的主要目的是：A.增加坯料長(zhǎng)度，減小橫截面積B.減小坯料長(zhǎng)度，增加橫截面積C.改變坯料形狀，獲得所需尺寸D.消除內(nèi)部缺陷，改善組織答案：A解析：拔長(zhǎng)是通過沿坯料軸向送進(jìn)并錘擊，使坯料長(zhǎng)度增加、橫截面積減小的工序；鐓粗則是減小長(zhǎng)度、增加橫截面積的工序；自由鍛的最終目的是通過多種工序組合獲得所需形狀和尺寸。6.粉末冶金工藝中，燒結(jié)工序的主要作用是：A.使粉末顆粒初步結(jié)合B.消除內(nèi)部孔隙C.提高材料密度和強(qiáng)度D.獲得最終尺寸答案：C解析：壓制后的坯體（生坯）通過燒結(jié)，粉末顆粒間發(fā)生原子擴(kuò)散和鍵合，形成冶金結(jié)合，顯著提高密度、強(qiáng)度和導(dǎo)電性；初步結(jié)合是壓制的作用，消除孔隙需通過熱等靜壓等后續(xù)工藝，最終尺寸主要由模具保證。7.鑄鐵件產(chǎn)生縮松的主要原因是：A.液態(tài)收縮和凝固收縮未被充分補(bǔ)縮B.固態(tài)收縮受阻C.冷卻速度過快D.化學(xué)成分中碳含量過低答案：A解析：縮松是鑄件斷面上出現(xiàn)的細(xì)小分散縮孔，主要因合金在凝固過程中液態(tài)收縮和凝固收縮未被及時(shí)補(bǔ)縮，且凝固區(qū)域較寬（如灰鑄鐵的糊狀凝固），補(bǔ)縮通道被提前堵塞所致；固態(tài)收縮受阻會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力或裂紋。8.板料沖壓中，落料和沖孔的主要區(qū)別是：A.落料的凸模尺寸小于凹模，沖孔相反B.落料的目的是獲得帶孔的制件，沖孔是獲得沖落部分C.落料的沖裁間隙大于沖孔D.落料的材料利用率低于沖孔答案：B解析：落料時(shí)，沖落的部分是工件，周邊是廢料；沖孔時(shí)，沖落的部分是廢料，帶孔的部分是工件。凸模和凹模的尺寸關(guān)系均為落料凹模尺寸等于工件尺寸（凸模略?。?，沖孔凸模尺寸等于孔徑（凹模略大），間隙大小取決于材料厚度和性能。9.氬弧焊與焊條電弧焊相比，最顯著的優(yōu)點(diǎn)是：A.設(shè)備簡(jiǎn)單B.可焊接活潑金屬C.生產(chǎn)效率高D.成本低答案：B解析：氬弧焊采用惰性氣體氬氣保護(hù)，能有效防止空氣中氧、氮、氫對(duì)熔池的有害作用，特別適合焊接鋁、鎂、鈦等活潑金屬；焊條電弧焊設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低，但難以焊接活潑金屬。10.鍛造溫度范圍是指：A.始鍛溫度到終鍛溫度之間的溫度區(qū)間B.金屬的熔點(diǎn)到室溫的溫度區(qū)間C.再結(jié)晶溫度以上的溫度區(qū)間D.熱加工與冷加工的分界溫度區(qū)間答案：A解析：鍛造溫度范圍是指開始鍛造的溫度（始鍛溫度）到結(jié)束鍛造的溫度（終鍛溫度）之間的溫度區(qū)間，需保證金屬在鍛造過程中具有良好的塑性和較低的變形抗力，同時(shí)避免過熱、過燒等缺陷。二、填空題（每空1分，共20分）1.鑄造合金的充型能力主要取決于合金的__________、__________和__________。答案：流動(dòng)性；澆注條件；鑄型性質(zhì)2.塑性變形的基本方式是__________和__________，其中__________是主要方式。答案：滑移；孿生；滑移3.焊接熱循環(huán)的主要參數(shù)包括__________、__________、__________和冷卻速度。答案：加熱最高溫度；加熱速度；高溫停留時(shí)間4.模鍛與自由鍛相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是__________、__________、__________。答案：尺寸精度高；表面質(zhì)量好；生產(chǎn)效率高5.粉末冶金的基本工藝過程包括__________、__________、__________和__________。答案：粉末制備；壓制成形；燒結(jié)；后處理6.鑄件的凝固方式可分為__________、__________和__________，其中__________凝固方式易產(chǎn)生縮松。答案：逐層凝固；糊狀凝固；中間凝固；糊狀7.板料沖壓的基本工序可分為__________和__________兩大類，其中__________包括彎曲、拉深等。答案：分離工序；成形工序；成形工序三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述砂型鑄造和金屬型鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)景。答案：砂型鑄造優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)性廣（幾乎所有合金）、成本低、工藝靈活；缺點(diǎn)：鑄件尺寸精度低、表面粗糙、生產(chǎn)效率低。適用場(chǎng)景：?jiǎn)渭∨可a(chǎn)，尤其是大型復(fù)雜鑄件（如機(jī)床床身、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體）。金屬型鑄造優(yōu)點(diǎn)：鑄件尺寸精度高（IT12-IT14）、表面粗糙度低（Ra12.5-6.3μm）、力學(xué)性能好（冷卻速度快，晶粒細(xì)）、可重復(fù)使用（生產(chǎn)效率高）；缺點(diǎn)：金屬型制造成本高、透氣性差（易產(chǎn)生氣孔）、不適用于高熔點(diǎn)合金（如鑄鋼）。適用場(chǎng)景：大批量生產(chǎn)非鐵合金鑄件（如鋁合金活塞、銅合金軸瓦）。2.分析鍛造過程中“過熱”和“過燒”的區(qū)別及預(yù)防措施。答案：區(qū)別：過熱是指金屬加熱溫度過高或高溫停留時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致晶粒粗大（奧氏體晶粒粗化），塑性和沖擊韌性下降的現(xiàn)象；過燒是指加熱溫度接近熔點(diǎn)，晶界氧化或熔化，導(dǎo)致晶粒間結(jié)合力喪失，鍛造時(shí)易開裂的現(xiàn)象。過燒比過熱更嚴(yán)重，無法通過熱處理修復(fù)。預(yù)防措施：嚴(yán)格控制加熱溫度（始鍛溫度不超過固相線以下100-200℃）；縮短高溫停留時(shí)間；采用合理的加熱速度（尤其是大截面坯料）；加熱爐內(nèi)保持中性或還原性氣氛，避免氧化。3.焊接接頭中常見的缺陷有哪些？分別說明其產(chǎn)生原因。答案：（1）氣孔：熔池凝固時(shí)，氣體（如H?、N?、CO）來不及逸出而殘留形成。原因：焊條潮濕、保護(hù)氣體不純、焊接速度過快、熔池溫度過低。（2）裂紋：分為熱裂紋和冷裂紋。熱裂紋因凝固末期晶界低熔點(diǎn)物質(zhì)（如FeS）形成液態(tài)薄膜，在收縮應(yīng)力作用下開裂；冷裂紋因焊后冷卻過程中馬氏體轉(zhuǎn)變（脆硬組織）、氫擴(kuò)散聚集（氫致延遲裂紋）及殘余應(yīng)力共同作用導(dǎo)致。（3）夾渣：熔渣未及時(shí)浮出熔池而殘留。原因：焊接電流過?。ㄈ鄢販囟鹊停⑦\(yùn)條速度不當(dāng)、坡口設(shè)計(jì)不合理（角度過?。?。（4）未焊透：焊縫金屬未填滿坡口根部。原因：焊接電流過小、坡口間隙過小、鈍邊過厚、焊接速度過快。4.比較自由鍛和模鍛的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。答案：自由鍛特點(diǎn)：使用通用工具（如砧塊、沖頭），坯料在砧面間受沖擊力或壓力變形，形狀由操作者控制；優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、靈活性大；缺點(diǎn)是尺寸精度低、加工余量大、生產(chǎn)效率低、對(duì)工人技術(shù)要求高。應(yīng)用范圍：?jiǎn)渭∨可a(chǎn)，尤其是大型鍛件（如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、水輪機(jī)主軸）。模鍛特點(diǎn)：在專用鍛模（由上模和下模組成）中成形，坯料在模膛內(nèi)受壓力變形，形狀由模膛控制；優(yōu)點(diǎn)是尺寸精度高（IT11-IT13）、表面質(zhì)量好、加工余量小、生產(chǎn)效率高；缺點(diǎn)是模具成本高、設(shè)備投資大、適用于中小型鍛件。應(yīng)用范圍：大批量生產(chǎn)中小型復(fù)雜鍛件（如汽車連桿、齒輪坯）。5.簡(jiǎn)述鋁合金壓力鑄造的工藝特點(diǎn)及常見缺陷的預(yù)防措施。答案：工藝特點(diǎn)：高壓（5-150MPa）、高速（0.5-50m/s）充型，金屬液在壓力下凝固；鑄件尺寸精度高（IT10-IT12）、表面粗糙度低（Ra3.2-0.8μm）、可鑄出薄壁（0.5-1mm）和復(fù)雜結(jié)構(gòu)；但因充型速度快，易卷入氣體形成氣孔，且鑄件內(nèi)部存在縮孔（壓力下凝固補(bǔ)縮有限）。常見缺陷預(yù)防：（1）氣孔：控制熔煉質(zhì)量（減少含氣量），降低壓射速度（采用慢壓射+快壓射兩段式充型），模具開設(shè)排氣槽，合理設(shè)計(jì)澆道（避免金屬液紊流）。（2）縮孔：優(yōu)化模具溫度（提高局部冷卻速度），調(diào)整壓射比壓（增加最終壓力），合理設(shè)置冒口或溢流槽（輔助補(bǔ)縮）。（3）冷隔：提高澆注溫度（鋁合金通常630-720℃）和模具溫度（150-300℃），增大內(nèi)澆口截面積（降低充型速度梯度）。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.采用砂型鑄造生產(chǎn)一鑄鐵件，其形狀為立方體，邊長(zhǎng)為100mm。已知鑄鐵的凝固系數(shù)K=2.0min/mm2，試計(jì)算該鑄件的凝固時(shí)間（按Chvorinov法則計(jì)算）。答案：Chvorinov法則公式：t=K(V/A)2其中，V為鑄件體積，A為散熱面積。立方體體積V=a3=1003=1,000,000mm3散熱面積A=6a2=6×1002=60,000mm2體積表面積比V/A=1,000,000/60,000≈16.67mm凝固時(shí)間t=K×(V/A)2=2.0×(16.67)2≈2.0×277.8≈555.6min≈9.26h（注：實(shí)際生產(chǎn)中，因鑄型傳熱能力、合金成分等因素影響，計(jì)算結(jié)果需修正，但Chvorinov法則是基本計(jì)算方法。）2.某低碳鋼棒料直徑為50mm，長(zhǎng)度為200mm，需鐓粗至高度為100mm。已知低碳鋼的平均單位壓力p=1200MPa（考慮加工硬化和摩擦影響），試計(jì)算所需的鐓粗力。答案：鐓粗后工件高度h=100mm，原高度H=200mm，鐓粗比H/h=2（≤3，可一次鐓粗）。鐓粗后橫截面積A=πD2/4，根據(jù)體積不變?cè)瓌t：原體積V=πd2/4×H=π×502/4×200=125,000πmm3鐓粗后體積V=πD2/4×h=πD2/4×100=25πD2mm3聯(lián)立得：25πD2=125,000π→D2=5,000→D≈70.71mm鐓粗時(shí)的接觸面積A=πD2/4=π×(70.71)2/4≈3,927mm2鐓粗力F=p×A=1200MPa×3,927mm2=1200N/mm2×3,927mm2=4,712,400N≈4712kN（注：實(shí)際生產(chǎn)中需考慮設(shè)備噸位冗余，通常選擇5000kN以上的壓力機(jī)。）五、綜合分析題（20分）某工廠生產(chǎn)的鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋壓鑄件，在X射線檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)內(nèi)部存在大量分散氣孔，同時(shí)表面出現(xiàn)冷隔缺陷。請(qǐng)分析可能的原因，并提出針對(duì)性改進(jìn)措施。答案：（一）氣孔缺陷原因分析：1.合金熔煉問題：鋁合金熔煉時(shí)吸氣（H?溶解度隨溫度升高而增加），若精煉除氣不徹底（如未使用六氯乙烷或氬氣精煉），熔液中溶解的氣體在凝固時(shí)析出形成氣孔。2.壓射工藝不當(dāng)：采用單段高速壓射時(shí)，金屬液充型速度過快（>5m/s），易卷入射料筒內(nèi)的空氣，形成皮下氣孔；壓射比壓不足（<50MPa）時(shí)，無法有效壓實(shí)熔液，氣體難以排出。3.模具設(shè)計(jì)缺陷：澆道系統(tǒng)（內(nèi)澆口、橫澆道）設(shè)計(jì)不合理（如內(nèi)澆口截面積過?。?，導(dǎo)致金屬液紊流，卷入氣體；模具排氣槽數(shù)量不足或尺寸過小（深度<0.15mm），氣體無法及時(shí)排出。4.模具溫度過低：模具溫度<150℃時(shí)，熔液接觸模具后快速凝固，表層形成硬殼，內(nèi)部氣體無法通過表層逸出，積聚形成氣孔。（二）冷隔缺陷原因分析：1.澆注溫度過低：鋁合金澆注溫度<630℃時(shí)，熔液流動(dòng)性下降，充型過程中溫度損失過快，導(dǎo)致金屬液流股未完全融合。2.模具溫度過低：模具預(yù)熱不足（<150℃），熔液與模具表面熱交換劇烈，熔液前沿冷卻至凝固溫度，形成冷隔。3.壓射速度過低：慢壓射階段速度過慢（<0.3m/s），熔液在進(jìn)入型腔前已部分凝固，無法連續(xù)充型。4.內(nèi)澆口截面積過?。喝垡和ㄟ^內(nèi)澆口時(shí)流速過高（超過臨界速度），導(dǎo)致能量損失大，充型能力下降。（三）改進(jìn)措施：1.熔煉控制：嚴(yán)格執(zhí)行熔煉工藝，采用氬氣精煉（通入時(shí)間≥10min），靜置除氣（時(shí)間≥20min），確保熔液含氣量<0.15mL/100gAl。2.優(yōu)化壓射工藝：采用兩段式壓射（慢壓射速度0.3-0.5m/s，快壓射速度3-5m/s），增加增壓階段（增壓壓力≥80MPa），延長(zhǎng)保壓時(shí)間（5