2025年材料成型試題及答案一、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.熔模鑄造C.手工造型D.機器造型答案：B2.金屬塑性變形的主要機制是？A.位錯滑移與孿生B.晶界移動C.原子擴散D.晶粒轉動答案：A3.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：B4.鍛造比（Y）的定義是？A.變形前橫截面積與變形后橫截面積之比B.變形后長度與變形前長度之比C.變形后體積與變形前體積之比D.變形前高度與變形后高度之比答案：A5.以下哪種鑄造缺陷是由于液態(tài)金屬充型能力不足引起的？A.縮孔B.氣孔C.冷隔D.夾渣答案：C6.板料沖壓中，落料與沖孔的主要區(qū)別是？A.模具間隙不同B.凸凹模尺寸不同C.材料利用率不同D.分離后的工件是否為成品答案：D7.鋁合金焊接時易產生的主要缺陷是？A.冷裂紋B.熱裂紋C.氣孔D.未熔合答案：C8.粉末冶金制品中，壓制階段的主要目的是？A.形成初步形狀B.提高密度C.消除內應力D.促進原子擴散答案：A9.鑄造時，為避免縮孔缺陷，應采用的工藝原則是？A.同時凝固B.順序凝固C.逐層凝固D.糊狀凝固答案：B10.軋制過程中，軋件厚度減薄的主要原因是？A.軋輥直徑增大B.軋輥壓力使金屬發(fā)生塑性變形C.軋件溫度升高D.軋件寬度增加答案：B二、填空題（每空1分，共20分）1.砂型鑄造的基本工藝過程包括：______、______、______、合型、澆注、落砂、清理與檢驗。答案：制造模樣和芯盒；制備型砂和芯砂；造型和造芯2.金屬的可鍛性常用______和______來綜合衡量，其中______越大、______越小，可鍛性越好。答案：塑性；變形抗力；塑性；變形抗力3.焊接熱輸入（線能量）的計算公式為______，單位是______。答案：Q=IU/v；J/mm（或kJ/mm）4.壓力鑄造的主要特點是______、______、______，但設備投資大，適用于______生產。答案：高壓；高速充型；鑄件精度高；大批量5.鍛造時，自由鍛的基本工序包括______、______、______、彎曲、扭轉等。答案：鐓粗；拔長；沖孔6.鑄鐵的鑄造性能優(yōu)于鋼，主要體現(xiàn)在______、______、______等方面。答案：流動性好；收縮率??；偏析傾向小7.板料沖壓的基本工序分為______和______兩大類，其中______包括落料、沖孔，______包括拉深、彎曲。答案：分離工序；變形工序；分離工序；變形工序三、簡答題（每題8分，共40分）1.比較砂型鑄造與壓力鑄造的優(yōu)缺點，并說明各自的適用范圍。答案：砂型鑄造優(yōu)點：工藝靈活性大（可鑄造各種形狀、尺寸和合金的鑄件）、設備簡單、成本低；缺點：鑄件精度低（尺寸公差IT14-IT16）、表面粗糙度高（Ra12.5-50μm）、生產效率低（手工造型時）。適用范圍：單件、小批量生產，尤其是大型鑄件（如機床床身、發(fā)動機缸體）。壓力鑄造優(yōu)點：鑄件精度高（IT11-IT13）、表面質量好（Ra1.6-6.3μm）、可鑄出復雜薄壁件（最小壁厚0.5mm）、生產效率高（每分鐘可鑄數(shù)件）；缺點：設備和模具成本高、鑄件內部易產生氣孔（因高速充型卷入氣體）、不能進行熱處理（氣孔受熱膨脹）。適用范圍：大批量生產中小型有色金屬鑄件（如汽車鋁合金輪轂、儀表殼體）。2.簡述塑性變形對金屬組織和性能的影響。答案：（1）組織變化：①晶粒沿變形方向被拉長或壓扁，形成纖維組織（流線）；②位錯密度增加，形成胞狀亞結構；③晶粒轉動導致?lián)駜?yōu)取向（織構）。（2）性能變化：①加工硬化（強度、硬度升高，塑性、韌性下降）；②各向異性（沿流線方向強度高，垂直方向低）；③物理化學性能變化（導電性、耐蝕性下降）。（3）殘余應力：變形不均勻導致內部產生殘余拉應力或壓應力，可能引起變形或開裂。3.分析焊接熱裂紋（結晶裂紋）的產生原因及防止措施。答案：產生原因：①焊縫金屬在凝固后期，晶界間存在低熔點共晶（如Fe-S共晶，熔點985℃），形成液態(tài)薄膜；②凝固收縮時，拉應力超過液態(tài)薄膜的強度，導致晶界開裂。防止措施：①控制焊縫化學成分：限制S、P等雜質含量，加入Mn等元素（Mn與S形成MnS，熔點1620℃，減少低熔點共晶）；②調整焊接工藝：采用小線能量（減少過熱，細化晶粒）、控制焊接速度（避免熔池過熱）；③改善接頭設計：減少剛性約束，降低焊接應力；④選用抗裂性好的焊接材料（如低氫焊條）。4.說明自由鍛與模鍛的主要區(qū)別，并列舉兩種常見的模鍛方法。答案：主要區(qū)別：①工具不同：自由鍛使用通用工具（如砧塊、錘頭），模鍛使用專用模具；②成型精度不同：自由鍛精度低（尺寸公差±3-5mm），模鍛精度高（±1-3mm）；③生產效率不同：自由鍛效率低（需多次錘擊），模鍛效率高（一次成型）；④適用范圍不同：自由鍛適用于單件小批、大型鍛件（如曲軸、水輪機主軸），模鍛適用于批量生產中小型復雜鍛件（如齒輪、連桿）。常見模鍛方法：錘上模鍛（使用蒸汽-空氣錘）、壓力機模鍛（如摩擦壓力機、熱模鍛壓力機）。5.解釋“鑄造合金的收縮”概念，并說明收縮的三個階段及對鑄件質量的影響。答案：鑄造合金的收縮指液態(tài)金屬從澆注溫度冷卻到室溫時，體積和尺寸減小的現(xiàn)象。三個階段：（1）液態(tài)收縮：從澆注溫度到凝固開始溫度（液相線）的體積收縮。影響：若液態(tài)收縮大，易產生縮孔（需通過冒口補縮）。（2）凝固收縮：從凝固開始到凝固結束（固相線）的體積收縮。影響：凝固收縮率大（如鋼）時，易產生集中縮孔；凝固收縮率?。ㄈ缁诣T鐵）時，可能產生縮松。（3）固態(tài)收縮：從凝固結束到室溫的體積收縮。影響：固態(tài)收縮導致鑄件尺寸減小，若收縮受阻（如型芯、型壁阻礙），會產生內應力，導致變形或裂紋（如熱裂、冷裂）。四、計算題（每題10分，共20分）1.某鑄鐵件的尺寸為長300mm、寬200mm、厚20mm，澆注系統(tǒng)阻流截面面積為150mm2，鐵水密度為7.2g/cm3，澆注時間經驗公式為t=S√(G)（S為系數(shù)，鑄鐵取0.3-0.5，G為鑄件質量，單位kg）。試計算：（1）鑄件質量（kg）；（2）若采用S=0.4，計算澆注時間（s）；（3）平均充型速度（cm/s）。答案：（1）鑄件體積V=300×200×20=1,200,000mm3=1200cm3質量G=ρV=7.2g/cm3×1200cm3=8640g=8.64kg（2）澆注時間t=0.4×√8.64≈0.4×2.94≈1.18s（注：實際中鑄鐵澆注時間通常不小于2-3s，此處公式可能為簡化版，僅按題設計算）（3）充型速度v=V/(A×t)=1200cm3/(1.5cm2×1.18s)≈678cm/s（注：實際充型速度受澆注系統(tǒng)結構影響，此為理論值）2.某圓截面鋼棒，原始直徑D0=100mm，長度L0=200mm，經鍛造拔長后，直徑D1=50mm，求鍛造比Y，并判斷是否滿足一般鍛件的鍛造比要求（一般結構鋼鍛件Y≥2-3）。答案：鍛造比Y=變形前橫截面積/變形后橫截面積=(πD02/4)/(πD12/4)=(D0/D1)2=(100/50)2=4因Y=4≥2-3，滿足一般結構鋼鍛件的鍛造比要求。五、綜合分析題（20分）某汽車制造廠需生產一批鋁合金發(fā)動機缸體（批量10萬臺/年），要求缸體尺寸精度高（IT12-IT13）、表面粗糙度Ra3.2-6.3μm，且內部組織致密（無氣孔、縮松）。試分析：（1）選擇何種鑄造方法？說明理由；（2）該鑄造方法的關鍵工藝參數(shù)（至少3項）及控制要點；（3）若采用砂型鑄造可能出現(xiàn)的問題。答案：（1）應選擇壓力鑄造（壓鑄）。理由：①批量大（10萬臺/年），壓鑄生產效率高（每小時可鑄數(shù)百件）；②尺寸精度要求IT12-IT13，壓鑄精度（IT11-IT13）可滿足；③表面粗糙度Ra3.2-6.3μm，壓鑄表面質量（Ra1.6-6.3μm）符合要求；④鋁合金流動性好，適合壓鑄，且壓鑄件內部組織致密（高壓下凝固，晶粒細?。?。（2）關鍵工藝參數(shù)及控制要點：①壓射比壓：一般為30-70MPa。比壓過小，鑄件致密度不足（易產生縮松）；比壓過大，模具磨損加劇。需根據(jù)鑄件壁厚調整（薄壁件取高比壓）。②壓射速度：內澆口速度通常為15-50m/s。速度過低，充型不完整（冷隔）；速度過高，卷氣嚴重（內部氣孔）。需配合模具排氣系統(tǒng)設計（如增設排氣槽）。③模具溫度：鋁合金壓鑄模溫度控制在180-300℃。溫度過低，鑄件表面易產生冷紋；溫度過高，模具熱疲勞加劇（壽命下降）。可通過模溫機循環(huán)加熱/冷卻控制。（3）若采用砂型鑄造可能出現(xiàn)的問題：