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2025年金属失效分析试题及答案

第一类型题：单项选择题（每题2分，共20分）

1.金属疲劳失效的主要特征是：

A.瞬时断裂

B.断口呈粗糙颗粒状

C.断口有明显的疲劳辉纹

D.无明显变形

答案：C

解析：金属疲劳失效的断口通常具有明显的疲劳辉纹或海滩纹，这是疲劳裂纹扩展过程中留下的典型特征。疲劳失效是一个渐进过程，包括裂纹萌生、扩展和最终断裂三个阶段。

2.下列哪种腐蚀形式最容易导致金属构件突然失效？

A.均匀腐蚀

B.点蚀

C.电偶腐蚀

D.应力腐蚀开裂

答案：D

解析：应力腐蚀开裂(SCC)是一种在拉应力和特定腐蚀环境共同作用下发生的腐蚀形式，它通常无明显预兆，导致构件突然断裂，危害性极大。

3.金属氢脆的主要原因是：

A.氢气在金属中形成气泡

B.氢原子与金属原子形成化合物

C.氢原子扩散到金属中导致脆化

D.氢气与金属表面发生化学反应

答案：C

解析：金属氢脆主要是由于氢原子扩散到金属内部，在晶界或缺陷处聚集，导致金属局部脆化，降低材料的韧性，使其在较低应力下发生脆性断裂。

4.下列哪种方法最适合用于检测金属表面的微小裂纹？

A.目视检查

B.超声波检测

C.磁粉检测

D.射线检测

答案：C

解析：磁粉检测对表面和近表面裂纹非常敏感，可以检测出微小的表面裂纹，且操作相对简单，成本较低，是检测表面微小裂纹的常用方法。

5.金属应力腐蚀开裂的必要条件是：

A.仅存在拉应力

B.仅存在腐蚀环境

C.拉应力和腐蚀环境同时存在

D.高温和高压环境

答案：C

解析：金属应力腐蚀开裂必须同时满足三个条件：特定材料、特定腐蚀环境和拉应力(外加应力或残余应力)，三者缺一不可。

6.下列哪种元素最容易导致不锈钢晶间腐蚀？

A.铬

B.镍

C.碳

D.钼

答案：C

解析：碳容易与铬形成碳化物，导致晶界附近贫铬，降低不锈钢的耐腐蚀性，从而引发晶间腐蚀。降低碳含量或添加稳定化元素(如钛、铌)可以防止晶间腐蚀。

7.金属疲劳寿命的主要影响因素是：

A.材料成分

B.载荷大小和循环次数

C.环境温度

D.所有上述因素

答案：D

解析：金属疲劳寿命受多种因素影响，包括材料成分、载荷大小和循环次数、环境温度、应力集中、表面质量等，是一个综合因素作用的结果。

8.下列哪种失效模式通常与高温环境有关？

A.蠕变

B.疲劳

C.脆性断裂

D.腐蚀疲劳

答案：A

解析：蠕变是材料在高温和恒定应力下随时间发生的缓慢塑性变形过程，是高温金属构件失效的主要原因之一。

9.金属失效分析中最常用的金相样品制备方法是：

A.直接观察

B.化学腐蚀

C.电解抛光

D.机械抛光和腐蚀

答案：D

解析：机械抛光和腐蚀是金相样品制备最常用的方法，通过机械研磨和抛光获得光滑表面，再用适当的腐蚀剂显示组织结构。

10.下列哪种检测方法最适合用于分析金属断口的微观形貌？

A.光学显微镜

B.扫描电子显微镜

C.透射电子显微镜

D.X射线衍射

答案：B

解析：扫描电子显微镜(SEM)具有高放大倍数和大景深，能够清晰显示断口的微观形貌，是金属断口分析最常用的工具。

第二类型题：填空题（每题2分，共12分）

1.金属疲劳失效通常包括三个阶段：裂纹萌生、裂纹扩展和最终断裂。

解析：金属疲劳失效是一个渐进过程，首先是裂纹萌生，然后是裂纹稳定扩展，最后是当裂纹达到临界尺寸时发生快速断裂。

2.金属腐蚀按照腐蚀机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。

解析：化学腐蚀是金属与周围介质发生化学作用而引起的腐蚀，如高温氧化；电化学腐蚀是金属在电解质溶液中由于电化学作用而引起的腐蚀，如大多数大气腐蚀。

3.金属应力腐蚀开裂的英文缩写是SCC。

解析：SCC是StressCorrosionCracking的缩写，是金属在拉应力和特定腐蚀环境共同作用下发生的开裂现象。

4.金属氢脆通常发生在含氢环境中，如酸洗、电镀等工艺过程。

解析：氢脆主要发生在含氢环境中，包括酸洗、电镀、焊接等工艺过程中氢的渗入，以及含氢介质(如H?S)环境中的暴露。

5.金属失效分析的基本步骤包括失效信息收集、外观检查、无损检测、断口分析、金相分析、力学性能测试和综合分析。

解析：金属失效分析是一个系统过程，需要按照科学的方法和步骤进行，从收集失效信息开始，经过各种检测手段，最后进行综合分析，确定失效原因。

6.金属疲劳断口的典型特征是海滩纹或贝壳纹，这是疲劳裂纹扩展留下的痕迹。

解析：海滩纹或贝壳纹是疲劳断口的典型特征，是由于疲劳裂纹在扩展过程中周期性停