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(2025年)金属材料与热处理试卷及答案

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.面心立方晶体（FCC）的致密度为（）

A.0.68B.0.74C.0.52D.0.82

2.铁素体（F）是碳在（）中的间隙固溶体

A.α-FeB.γ-FeC.δ-FeD.β-Fe

3.下列哪种缺陷属于线缺陷（）

A.空位B.位错C.晶界D.夹杂物

4.亚共析钢的室温平衡组织为（）

A.铁素体+珠光体B.珠光体+二次渗碳体C.莱氏体+珠光体D.马氏体+残余奥氏体

5.完全退火的加热温度通常为（）

A.Ac1以上30-50℃B.Ac3以上30-50℃C.Accm以上30-50℃D.Ar1以下30-50℃

6.45钢经840℃水淬后得到的组织是（）

A.回火索氏体B.马氏体C.贝氏体D.珠光体

7.下列材料中，适合制造汽车齿轮的是（）

A.Q235B.T12C.20CrMnTiD.ZG270-500

8.铝合金的固溶处理与钢的（）工艺类似

A.退火B.正火C.淬火D.回火

9.铸铁中石墨形态为片状时，其材料类型为（）

A.灰铸铁B.球墨铸铁C.可锻铸铁D.蠕墨铸铁

10.高碳钢回火时，随回火温度升高，硬度变化趋势为（）

A.先升高后降低B.持续升高C.持续降低D.先降低后升高

二、填空题（每空1分，共20分）

1.金属的晶体结构主要有________、________和密排六方（HCP）三种典型类型。

2.铁碳合金相图中，共晶反应的温度是________℃，反应式为________。

3.热处理工艺的三要素是________、________和冷却方式。

4.马氏体的硬度主要取决于________，其形成条件是________冷却。

5.常见的表面淬火方法有________和________，其目的是提高零件表层的________。

6.铝合金的强化方法主要有________和________，其中________需要加热至固溶线以上。

7.球墨铸铁通过________处理使石墨呈球状，其力学性能接近________。

8.高速钢（如W18Cr4V）的热处理工艺包括________、________和多次回火，最终组织为________。

三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）

1.所有金属的结晶过程都需要过冷度。（）

2.珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，其含碳量为0.77%。（）

3.完全退火适用于过共析钢，可细化晶粒、消除内应力。（）

4.40Cr钢的淬透性比45钢好，因此相同淬火条件下，40Cr的淬硬层更深。（）

5.黄铜是铜锌合金，青铜是铜锡合金，白铜是铜镍合金。（）

6.可锻铸铁可以锻造，因此其塑性优于灰铸铁。（）

7.回火索氏体的综合力学性能优于正火索氏体，因为其组织更细小。（）

8.铝合金的自然时效是指在室温下发生的强化过程，人工时效需加热。（）

9.钢的含碳量越高，其淬火后的硬度越高，因此高碳钢的耐磨性一定优于低碳钢。（）

10.铸铁中的石墨对基体有割裂作用，因此石墨数量越多，材料强度越低。（）

四、简答题（每题6分，共30分）

1.简述位错对金属力学性能的影响。

2.比较退火与正火的工艺区别及应用场景。

3.说明马氏体转变的主要特点。

4.分析45钢（含碳量0.45%）从液态缓慢冷却至室温的组织转变过程（结合铁碳相图）。

5.为什么铝合金通常采用固溶处理+时效强化，而不能通过单纯的淬火提高硬度？

五、综合分析题（每题10分，共20分）

1.某汽车变速箱齿轮要求表面高硬度（58-62HRC）、心部良好韧性（180-220HBW），需承受交变载荷和冲击。请选择合适的材料（牌号），并设计热处理工艺路线（包括各工序的温度、介质及目的），分析最终组织。

2.现有T12钢（含碳量1.2%）制造的冲头，使用中发现刃口易磨损且脆断。请分析可能的原因，并提出改进的热处理工艺（需说明工艺参数及组织变化）。

答案

一、单项选择题

1.B2.A3.B4.A5.B6.B7.C8.C9.A10.A

二、填空题

1.体心立方（BCC）、面心立方（FCC）

2.1148、L→A+Fe3C（共晶莱氏