机电一体化《工程材料》山东大学网络教育考试模拟题及答案

工程材料

一、填空

1．σ0.2

（σs，σb）

2

3.

4

5. T12

分类及表示）

7.碳溶解在γ-Fe（铁素体、珠光体、渗碳体等）

8，在结晶过程中若加快冷却

速度可达到晶粒

9

10

11

12

13.和

（原因）

14、通常把铸造分为

15.在浇铸时，铸件上重要的工作面和主要加工面应朝

16

17.

18.

类型。

19.

铸造合金由液态冷至室温的过程中造成缩孔、缩松的基本原因是和

21

和来综合衡量。

22.

23.当拉深件因拉伸系数太小不能一次拉深成形时，应采用成形。

24．根据焊接过程的物理特点，焊接方法可分为和三大类。

25．焊条药皮的主要作用有、

和。

26

因（内应力和变形）、变形形式、防止和消除措施）

二、判断

1. （√）间隙固溶体只能为有限固溶体，置换固溶体可以是无限固溶体。

2. （√）一般说，晶粒越细小，金属材料的力学性能越好。

3. （√）液态金属的非平衡冷却过程中，当过冷度越大时，则结晶后的晶粒越细小。

4. （×）多晶体的塑性变形只有晶间变形。

5. （×）镶嵌件一般用离心铸造方法制造，而压力铸造方法便于浇注双金属铸件。

6. （×）液态金属的非平衡冷却过程中，当过冷度越大时，则结晶后的晶粒越粗大。

7. （×）机器造型只是紧砂过程实现了机械化。

8. （√）铸件上的孔和各种内腔多数是由型芯来成形的。

9. （√）压力铸造时，向铸型型腔喷刷涂料的目的是保护型腔和减少摩擦阻力作用。

10. （×）加工塑性材料时，不会产生积屑瘤。

11. （√）落料件尺寸取决于凹模刃口尺寸，冲孔件的尺寸取决于凸模刃口尺寸。

12. （√）可通过回复过程消除部分加工硬化，通过再结晶过程全部消除加工硬化。

13. （×）用直流电源进行电弧焊时，焊薄板金属焊件应接电源负极，而焊条应接电源正极。

14. （√）钎焊可根据钎料熔点的不同分为软钎焊和硬钎焊。

15. （√）焊条电弧焊的电弧按温度不同，可分为阳极区电弧、阴极区电弧和弧柱电弧。

16. （√）二氧化碳保护焊和氩弧焊都属于气体保护焊。

17．（√）焊接时，正接法是指工件接电源的正极，焊条接负极。

18．（√）埋弧自动焊常用来焊接长的直线焊缝和较大直径的环形焊缝。

三、选择

1．铁素体为（B）晶格

A.面心立方

B.体心立方

C.密排六方

D.复杂的八面体

2．调质处理就是（C）

A.淬火+低温回火

B.淬火+中温回火

C.淬火+高温回火

3、试样拉断前承受的最大标称拉应力称为（B）

A 屈服强度B抗拉强度 C 塑性强度 D 抗压强度

4、常用金属的塑性判断依据是断后伸长率和（C）

A 硬度

B 强度

C 断面收缩率

D 屈服极限

5、金属材料表现出是力学性能的是（D）

A 导电性

B 抗氧化性

C 导热性

D 硬度

6、钢是以铁为主要元素的铁碳合金，一般含碳量小于（B）

A 0.77%

B 2.11%

C 4.3%

D 6.69%

7、正火与退火比正确的是（C）

A 正火成本高B正火时间长 C 正火硬度高 D 正火后强度低

8. 压力铸造属于(C)

A.普通铸造

B.金属型铸造

C.特种铸造

D.砂型铸造

9、在铸造生产的各种方法中，最基本的方法是（A）。

A、砂型铸造

B、金属型铸造号

C、离心铸造

D、熔模铸造

10、板料在冲压弯曲时，弯曲圆弧的弯曲方向应与板料的纤维方向(A)。

A、垂直

B、斜交

C、一致

四、改正结构

1．砂型铸件

左图：交叉接头，热节大，易产生缩孔或缩松，内应力也难以松弛，易产生裂纹

右图：交错接头热节小，可通过微量变形来缓解内应力，抗裂性能好。

（其它结构设计中应注意的）

2.自由锻件

几何体构成的锻件不应形成空间曲线，自由锻极难成形，改成平面与圆柱、平面与平面相接的结构。（锻件结构的工艺性）

3.冲压件

排样合理——废料最少，材料利用率高。（有搭边排样）

根据要求可有两种类型：无搭边排样和有搭边排样。

4.焊接件

布置焊缝时，考虑到足够的操作空间。（焊接接头的工艺设计）

五、名词解释

1、焊接：一种永久性连接金属材料的工艺方法。焊接过程的实质是利用加热或加压等手段，借助金属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连接起来。（金属塑性加工、铸造）

2、加工硬化：金属随变形程度增大，强度和硬度上升而塑性下降的现象称为冷变形强化，又称加工硬化。

3、同素异晶：某些金属在结晶之后，在不同温度范围内呈现出不同的晶格，称为同素异晶现象。这种随温度改变，固态金属晶格随之改变的现象，称为同素异晶转变。

4、冲裁：使坯料按封闭轮廓分离的工序。落料及冲孔统称冲裁。（锻造）

5、定向凝固：在铸件上可能出现缩孔的厚大部位通过安放冒口等工艺措施，使铸件远离冒口的部位先凝固；尔后是靠近冒口部位凝固；最后才是冒口本身的凝固。按这样的凝固顺序，先凝固部位的收缩，由后凝固部位的金属液来补充，从而使铸件各个部位的收缩均能得到补充，而将缩孔转移到冒口之中。冒口是多余部分，在铸件清理时予以切除。

六、问答

1、根据铁碳合金状态图，说明产生下列现象的原因：

（1）含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高。

（2）在1100°C，含碳量为0.4%的钢能进行锻造，含碳量为4.0%的白口铁不能锻造。

（3）钢适宜通过压力加工成形，而铸铁适宜通过铸造成形。

答：（1）1.0%的钢是过共析钢，室温组织是珠光体和渗碳体，0.5%的钢是亚共析钢，室温组织是珠光体和铁素体。铁素体硬度低，珠光体硬度较高。

（2）在1100°C，含碳量为0.4%的钢组织是奥氏体，含碳量为4.0%的白口铁组织是莱氏体、奥氏体和渗碳体。

渗碳体硬度极高，塑性、韧性极低，伸长率和冲击韧性近于零。莱氏体的含碳量为4.3%，其中含有的渗碳体较多，性能与渗碳体相近，极为硬脆。

（3）合金的流动性是影响充型能力的主要因素之一，而化学成分对合金流动性的影响最为显著。共晶成分合金的结晶是在恒温下进行的，此时，液态合金从表层逐层向中心凝固，由于已结晶的固体层内表面比较光滑，对金属液的流动阻力小，故流动性最好。合金成分愈远离共晶点，结晶温度范围愈宽，流动性愈差。铸铁属于前者，而钢属于后者。

压力加工需要材料有良好的塑性。钢的含碳量低，塑性好。铸铁的含碳量高，硬脆。

2、什么是结晶过冷度？它对金属的结晶过程、铸件的晶粒大小及铸件的机械性能有何影

响？

答：纯金属的结晶是在一定的温度下进行的，它的结晶过程可用冷却曲线来表示。实际结晶温度低于理论结晶温度（平衡结晶温度），这种现象叫做“过冷”。理论结晶温度与实际结晶温度之差，称作过冷度。

冷却速度越快，实际结晶温度就越低过冷度就越大。过冷度大，晶核数目多，晶核长大的余地小，长成的晶粒细。晶粒愈细，其强度、硬度愈高，而且塑性和韧性也愈好。

3、试分析共析钢、亚共析钢、过共析钢在平衡条件下由液态冷却到室温过程中组织的转变

过程。

答：（1）共析钢指S点成分合金,如上图Ⅰ所示。合金在1

点以上时是全部为液体。当缓慢冷却到1点以后，开始从

钢液中结晶中奥氏体；随着温度的降低，奥氏体越来越多，

而剩余钢液越来越少，直到2点结晶完毕，全部形成奥氏

体。在2点以下为单一的奥氏体，直至冷却到3点（即S点以前），不发生组织转变。当冷却至3点温度时，即到达共析温度，奥氏体将发生共析反应，转变成珠光体。此后，在继续冷却过程中不再发生组织变化。

（2）亚共析钢指S点成分以左的合金，如图中的合金Ⅱ。当合金Ⅱ冷却到1点后，开始从钢液中结晶中奥氏体，直到2点全部结晶成奥氏体。当继续冷却到GS线上的3点前，不发烧组织变化。当温度降到3点以后，将由奥氏体中析出铁素体。由于铁素体的含碳量甚低，致使剩余奥氏体的含碳量沿着GS线增加。当温度降到4点时，剩余奥氏体的含碳量已增加到S点对应的成分，即共析成分。到共析点4后，剩余奥氏体转变成珠光体，已析出的铁素体不发生变化，4点以下组织不变。

（3）过共析钢含碳量超过S点成分的钢，如图中合金Ⅲ。温度冷却到3点之前，结晶过程同ⅠⅡ。温度降低到ES线上的3点后，由于奥氏体的溶碳能力不断的降低，将由奥氏体中不断以Fe3C形式、沿着奥氏体晶界析出多余的碳，剩余奥氏体的含碳量将沿着ES线降低。当温度降到共析温度4点时，奥氏体到达共析成分，转变为珠光体，此后继续降温，组织不再发生变化。

4. 指出下列牌号是哪种钢(按用途分)?其含碳量是多少?

20：平均含碳量0.20%的优质碳素结构钢。

9SiCr：含碳量为0.9%的低合金工具钢。

40Cr：含碳量为0.4%的合金结构钢。

5CrMnMo：含碳量为0.5的合金工具钢。

5.简述特种铸造的概念及方法。

答：特种铸造：是与普通砂型铸造有显著区别的一些铸造方法，如熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷型铸造、实型铸造等。

熔模铸造：用易熔材料制成模样，然后在模样上涂挂耐火材料，经硬化后，再将模样熔化以排出型外，从而获得无分型面的铸型。

金属型铸造：将液态合金浇入金属铸型获得铸件的一种铸造方法，有“永久型铸造”之称。

压力铸造：在高压下将液态或者半液态合金快速地压入金属铸型中，并在压力下凝固，以获得铸件的方法。

低压铸造：介于重力铸造和压力铸造之间的一种铸造方法，使液态合金在压力下，自下而上的充填型腔，并在压力下结晶已形成铸件的工艺过程。

离心铸造：将液态合金浇入高速旋转的铸型，使金属液在离心力作用下充填铸型并结晶。

6.为什么设计铸件时要尽可能壁厚均匀，并且不能小于所允许的最小壁厚？

答：若铸件各部分壁厚差别过大，则在厚壁处形成金属聚集的热节，致使厚壁处易于产生锁孔、缩松等缺陷。同时，由于铸件各部分的冷却速度差别较大，还将形成热应力，这种热应力有时可使铸件薄厚联接处产生裂纹。如果铸件壁厚均匀，上述缺陷常可避免。

每种铸造合金在选用某种铸造方法铸造时，都有适宜的壁厚。若设计铸件的最小壁厚小于“最小壁厚”，容易产生浇不足、冷隔等缺陷。铸件的“最小壁厚”主要取决于合金的种类和铸件的大小。

7. 提高浇注温度可以提高液态合金的充型能力，但实际中为什么又要防止浇注温度过高？答：合金的充型能力随浇注温度的提高呈直线上升，对薄壁铸件或流动性较差的合金可适当提高浇注温度，以防浇不足和冷隔缺陷。但浇注温度过高，铸件容易产生缩孔、缩松、粘砂、气孔、粗晶等缺陷，故在保证充型能力足够的前提下，浇注温度不宜过高。

8. 成分相同的铸件和锻件，哪一种机械性能好？为什么？

答：一般来说，铸件的机械性能低于同材质的锻件力学性能。

铸造最大的优点是可制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯，但就算是精铸件也有铸造缺陷：如成型收缩孔、沙眼、分形面、浇注孔；锻件却没有这些缺陷，而且组织更严密，有方向性。铸造组织经过锻造方法热加工变形后由于金属的变形和再结晶，使原来的粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒较细、大小均匀的等轴再结晶组织，使钢锭内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等压实和焊合，其组织变得更加紧密，提高了金属的塑性和力学性能。

9.预锻模膛和终锻模膛的作用有何不同？什么情况下需要预锻模膛？飞边槽的作用是什么？

答：预锻模膛：使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸。终锻时，金属容易充满终锻模膛。

终锻模膛：使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸。

形状复杂和大批量的模锻件需要预锻模膛。

飞边槽作用：增加金属从模膛中流出的阻力，促使金属更好的充满模膛，同时容纳多余的金属。

10. 焊接变形有哪几种基本形式？

答：（1）结构简单的小型焊件，焊后仅出现收缩变形，焊件尺寸减小

(2)当焊件坡口横截面的上下尺寸相差较大或焊缝分布不对称，以及焊接次序不合理时，则焊件易发生角变形、弯曲变形或扭曲变形。

（3）对于薄板焊件，最容易产生不规律的波浪变形。

11、标出下图X型坡口多层焊接合理的焊接次序（标数字1，2，……）

12.下图为油罐焊缝布置的两种方案，哪种比较合理？为什么？

第二种更合理。1避开了应力集中位置，对接接头受力均匀。2焊缝布置分散，避免了密集

和交叉。（其他）

13.下面铸件有几种分型面？分别在图上标出。大批量生产时应选哪一种？为什么？

三种分型面。

大批量生产时应选用第三种方案，铸型只有一个分型面，采用两箱造型即可。

14. 图示零件采用冲压工艺制作，写出所采用的工序名称并排出顺序。

落料、冲孔、弯曲

15. 如图焊件（图中数字表示焊接次序），（1）焊后将产生怎样变形？（2）在焊接前，可采取哪些工艺措施防止或减小变形？

（1）弯曲或扭曲变形；（2）改变焊接次序和刚性夹持。