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工程材料学学期期末考试试题(A)及详解答案解析

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.下列晶体结构中，滑移系数量最多的是（）。

A.体心立方（BCC）B.面心立方（FCC）C.密排六方（HCP）D.简单立方

2.纯铁在912℃发生同素异构转变时，晶体结构由（）。

A.FCC转变为BCCB.BCC转变为FCCC.BCC转变为HCPD.FCC转变为HCP

3.下列强化机制中，仅通过改变材料内部缺陷密度实现强化的是（）。

A.固溶强化B.细晶强化C.加工硬化D.第二相强化

4.灰铸铁的力学性能特点是（）。

A.抗拉强度高，抗压强度低B.抗压强度高，抗拉强度低

C.塑性好，韧性高D.弹性模量远高于钢

5.某钢的牌号为T12A，其中“12”表示（）。

A.碳的质量分数为12%B.碳的质量分数为1.2%

C.铬的质量分数为12%D.镍的质量分数为1.2%

6.铝合金进行固溶处理后，需立即进行（）以保持过饱和固溶体状态。

A.时效B.淬火C.回火D.正火

7.陶瓷材料的主要结合键是（）。

A.金属键B.共价键和离子键C.分子键D.氢键

8.下列高分子材料中，属于热固性塑料的是（）。

A.聚乙烯（PE）B.聚丙烯（PP）C.酚醛树脂（PF）D.聚苯乙烯（PS）

9.钢的淬透性主要取决于（）。

A.冷却介质的冷却能力B.奥氏体化温度

C.钢的化学成分（尤其是碳和合金元素含量）D.工件尺寸

10.下列热处理工艺中，目的是消除内应力、降低硬度以便切削加工的是（）。

A.完全退火B.球化退火C.去应力退火D.均匀化退火

二、填空题（每空1分，共15分）

1.晶体中的点缺陷主要包括________、________和________。

2.金属的塑性变形主要通过________和________两种方式进行，其中________是常温下最主要的变形方式。

3.钢的热处理工艺由________、________和________三个阶段组成。

4.常见的铝合金按工艺特性可分为________和________两类，其中________铝合金可通过热处理强化。

5.高分子材料的力学状态随温度变化可分为________、________和________三种。

三、简答题（每题6分，共30分）

1.简述位错的基本概念及其对金属力学性能的影响。

2.比较固溶强化与第二相强化的异同点。

3.说明为什么灰铸铁的塑性和韧性远低于钢，并解释其抗压强度较高的原因。

4.分析45钢（含碳量0.45%）经“正火”与“调质”处理后，组织与性能的主要差异。

5.简述陶瓷材料脆性大的根本原因，并列举两种改善陶瓷韧性的常用方法。

四、分析题（每题10分，共20分）

1.某汽车齿轮在使用中出现齿面剥落（接触疲劳失效），请从材料选择、热处理工艺角度分析可能的原因，并提出改进措施。

2.现有一根直径为20mm的40Cr钢轴（经调质处理），使用中发现其表面硬度不足（HRC25-30），导致耐磨性差。请设计一种可行的表面强化工艺，并说明其原理及工艺步骤。

五、综合题（15分）

某企业需设计一款用于高速切削刀具的材料，要求其具备高硬度（HRC62以上）、高耐磨性、良好的红硬性（600℃下保持高硬度）及一定的韧性。请选择合适的材料类型，说明其成分特点，并制定其加工及热处理工艺路线（需包含关键工艺的温度范围及目的）。

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试题详解与答案解析

一、单项选择题答案及解析

1.B。面心立方（FCC）的滑移系由{111}滑移面（4个）和110滑移方向（3个）组成，共12个滑移系；体心立方（BCC）滑移系为{110}111（12个）或{123}111（24个），但实际有效滑移系少于FCC；密排六方（HCP）仅有3个滑移系。因此FCC滑移系最多。

2.B。纯铁的同素异构转变：912℃以下为α-Fe（BCC），912~1394℃为γ-Fe（FCC），1394℃以上为δ-Fe（BCC）。因此912℃时由BCC转变为FCC。

3.C。加工硬化（形变强化）是通过塑性变形增加位错密度，阻碍位错运动实现强化；固溶强化依赖溶质原子与位错的交互作用；细晶强化通过晶界阻碍位错运动；第二相强化通过第二相粒子阻碍位错运动。仅加工硬化直接改变缺陷密度。

4.B。灰铸铁中石墨