第6卷 机械工程材料（一） 湖北省（技能高考）《机械基础》（高教版·第3版） 单元过关卷

湖北省（技能高考）机械类 《机械基础》（高教版·第3版） 机械工程材料（一） 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 金属材料的抗拉强度是指材料在拉伸至断裂过程中所承受的最大拉力与试样原横截面积之比，它是衡量金属材料哪项性能的重要指标？（ ） A. 塑性 B. 弹性 C. 强度 D. 硬度 2. 静态拉伸试验是用来测试金属材料的（ ） A. 硬度 B. 强度和延展性 C. 疲劳强度 D. 导电性 3. 三种材料的应力-应变曲线分别如图所示，其中强度最高、刚度最大、塑性最好的材料分别是（ ） A. a、b、c B. b、c、a C. b、a、c D. c、b、a 4. 以下几种铸铁中，若要制造承受较大冲击载荷且需要良好的减震性能的机械底座，优先选用的是（ ） A. 灰口铸铁 B. 蠕墨铸铁 C. 球墨铸铁 D. 白口铸铁 5. 灰铸铁和球墨铸铁的主要区别是什么？（ ） A. 化学成分 B. 微观结构 C. 力学性能 D. 应用领域 6. 工业上应用的碳钢，一般不大于（ ） A. 0.77% B. 1.3%-1.4% C. 2.11%-4.3% D. 6.69% 7. 下列有关金属材料的表述错误的是（ ） A. 图（a）所示为不锈钢餐具，其采用镍铬不锈钢制造，是应用最广泛的不锈钢 B. 图（b）所示为发动机箱体，通常采用蠕墨铸铁制造，它的力学性能与球墨铸铁接近，强度、塑性和韧性优于灰铸铁 C. 图（c）所示为电动机转子，通常采用黄铜制造，具有较好的塑性和较高的强度，适于冷、热变形加工 D. 图（d）所示为硬质合金铣刀，粗加工灰铸铁、可锻铸铁和有色金属时，宜采用牌号为YG8N的硬质合金 8. 一般在动载荷下工作，具有高的弹性极限，高的疲劳强度，足够的韧性，良好的表面质量的零件，最合适的热处理工艺是（ ） A. 淬火+低温回 B. 渗碳 C. 调质 D. 淬火+中温回火 9. 如果齿轮轴的材料为42CrMn，表面淬硬层深度为0.5～15 mm，硬度为52～55HRC，则应选择的热处理方法是______。（ ） A. 火焰淬火＋低温回火 B. 渗碳＋淬火＋低温回火 C. 碳氮共渗 D. 感应淬火＋低温回火 10. 如图所示，下列关于铸铁和有色金属的表述，正确的是( )。 A. 发动机箱体可用灰铸铁 HT150 制造，其抗拉强度为150 MPa， 碳主要以片状石墨形态存在 B. 风机叶轮工作要求具有较高的强度、较好的塑性和韧性，可选用蠕墨铸铁 RuT260制造 C. 飞机的螺旋桨可采用铸造铝合金 ZL301 制造，属于铝镁系合金，具有良好的综合力学性能 D. 散热器外壳可选用H68 制造，表示含铜量为68%，含锌量为32%的特殊黄铜 11. 钢的回火处理主要是为了消除淬火后的什么缺点？（ ） A. 软化 B. 硬度 C. 脆性 D. 导电性 12. 40Cr钢制造齿轮，锻造后典型热处理工艺应为（ ） A. 正火 B. 完全退火 C. 调质 D. 回火 13. 以下哪种情况轴不需要进行热处理（ ） A. 承受较大冲击载荷 B. 要求高精度 C. 仅承受较小静载荷且对精度要求不高 D. 要求表面硬度高 14. 如图所示保险箱，选择其合适的钢板材料（ ） A. ZGMn13 B. ZG200400 C. 45 D. 1Cr13 15. 球化退火的应用范围为（ ） A. 亚共析钢、过共析钢和合金钢件 B. 过共析钢和合金工具钢等 C. 不能用于过共析钢 D. 以上都对 16. 钢的热处理过程中，石墨化是指（ ） A. 碳元素和铁元素反应生成铁碳合金 B. 碳元素在钢中以自由碳的形式存在 C. 石墨在钢中的溶解 D. 碳元素在钢中进行相变转变为石墨状态 17. 下列关于刀具的选择，错误的是（ ） A. 粗加工零件1时，可以使用YT5硬质合金刀具 B. 精加工零件7时，可以使用YG3硬质合金刀具 C. 粗加工零件8时，可以使用YG8硬质合金刀具 D. 精加工零件10时，可以使用YG3硬质合金刀具 18. 采用表面强化如碾压、喷丸、碳氮共渗、渗氮、高频感应加热淬火等方法，可显著提高轴的（ ） A. 静强度 B. 刚度 C. 疲劳强度 D. 耐冲击性能 19. 钢是按化学成分、用途、质量和脱氧程度等方法来划分的，其中优质钢是按_____分类方法分类出来的。（ ） A. 化学成分 B. 用途 C. 质量 D. 脱氧程度 20. 用45钢制作齿轮，在下料、锻造、正火、粗加工之后，精加工之前，要进行的热处理是（ ） A. 退火 B. 淬火 C. 低温回火 D. 调质 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. SE线是碳在铁素体中的溶解度曲线（ ） 22. 材料的强度越高，其韧性越好。（ ） 23. 渗碳体是铁与碳的混合物（ ） 24. Q235A表示最低屈服强度为235MPa的碳素结构钢。（ ） 25. 下图所示台虎钳一般采用灰铸铁材料制作（ ） 26. Q235是一种碳素结构钢，适用于制造承受较大冲击载荷的零件。（ ） 27. 回火是淬火后为了减轻内应力和改善韧性进行的加热处理。（ ） 28. 下图为热处理工艺曲线，其中保温阶段的主要作用是消除工件内应力（ ） 29. 将工件加热到适当温度（150℃～650℃）保持一段时间后冷却，以获得所需要的性能的热处理工艺称为回火。（ ） 30. 渗碳体的性能特点是硬度高、脆性大（ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 简述硬度试验在机械工程中的主要用途，并列举两种常用的硬度试验方法。 32. 参照下面Fe-FC状态图，分别叙述共晶反应和共析反应发生的条件，并说出两种反应生成的组织各是什么？ 33. 什么是选择金属材料的主要依据？什么是金属材料的工艺性能？什么是金属材料的使用性能？金属材料的使用性能具体包括哪些？ 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某卧式车床主轴箱变速滑移齿轮，在工作中承载不大，受冲击不大，转动平稳，工作条件较好。加工工序大致为：下料一锻坯一粗加工（齿坯加工、滚齿）-精加工（剃齿）一精磨（磨齿）。 （1）根据经验，从下列材料中为齿轮选择最合适的材料（45、40Cr、GCr15、1Cr13.20CrMnTi、W18Cr4V）。 （2）若还要考虑热处理中提高淬透性，最合适的材料是哪一个？ （3）在加工过程中，下料、锻坯后，为消除锻造应力、细化和均匀组织，为以后热处理作准备，要进行哪一种整体热处理？ （4）齿轮粗加工之后，精加工之前，为了提高齿轮的心部综合力学性能，以承受较大的交变弯曲应力和一定的冲击载荷，应该还要进行什么热处理？ （5）轮齿在精磨前为提高表面硬度，一般要进行表面感应淬火，为消除淬火应力，防止产生磨削裂纹，最后要对齿轮进行的热处理是什么？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 湖北省（技能高考）机械类 《机械基础》（高教版·第3版） 机械工程材料（一） 单元过关卷 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 金属材料的抗拉强度是指材料在拉伸至断裂过程中所承受的最大拉力与试样原横截面积之比，它是衡量金属材料哪项性能的重要指标？（ ） A. 塑性 B. 弹性 C. 强度 D. 硬度 【答案】C 【解析】抗拉强度是材料在拉伸断裂过程中所承受的最大载荷与试样原始横截面积之比，反映材料抵抗拉断破坏的能力，属于强度指标。因此选C。塑性反映材料发生塑性变形的能力，弹性反映材料恢复原状的能力，硬度反映材料抵抗局部塑性变形或压入的能力。 2. 静态拉伸试验是用来测试金属材料的（ ） A. 硬度 B. 强度和延展性 C. 疲劳强度 D. 导电性 【答案】B 【解析】静态拉伸试验用来测试材料在受拉力作用下的强度和延展性。 3. 三种材料的应力-应变曲线分别如图所示，其中强度最高、刚度最大、塑性最好的材料分别是（ ） A. a、b、c B. b、c、a C. b、a、c D. c、b、a 【答案】A 4. 以下几种铸铁中，若要制造承受较大冲击载荷且需要良好的减震性能的机械底座，优先选用的是（ ） A. 灰口铸铁 B. 蠕墨铸铁 C. 球墨铸铁 D. 白口铸铁 【答案】A 【解析】灰口铸铁因石墨呈片状，割裂基体，有良好减震性，虽强度等不如球墨铸铁，但用于承受冲击且需减震的底座很合适。蠕墨铸铁综合性能介于灰口和球墨之间。球墨铸铁侧重强度高。白口铸铁硬脆，不适用于此，所以选A。 5. 灰铸铁和球墨铸铁的主要区别是什么？（ ） A. 化学成分 B. 微观结构 C. 力学性能 D. 应用领域 【答案】B 【解析】灰铸铁和球墨铸铁的主要区别在于石墨的形态不同。灰铸铁中的石墨呈片状，球墨铸铁中的石墨呈球状，这种微观组织差异导致两者的强度、塑性、韧性等力学性能不同。因此选B。 6. 工业上应用的碳钢，一般不大于（ ） A. 0.77% B. 1.3%-1.4% C. 2.11%-4.3% D. 6.69% 【答案】C 【解析】含碳量超2.11%为铸铁，碳钢含碳量一般不超此范围，含碳量影响碳钢强度、硬度、塑性和韧性等性能。 7. 下列有关金属材料的表述错误的是（ ） A. 图（a）所示为不锈钢餐具，其采用镍铬不锈钢制造，是应用最广泛的不锈钢 B. 图（b）所示为发动机箱体，通常采用蠕墨铸铁制造，它的力学性能与球墨铸铁接近，强度、塑性和韧性优于灰铸铁 C. 图（c）所示为电动机转子，通常采用黄铜制造，具有较好的塑性和较高的强度，适于冷、热变形加工 D. 图（d）所示为硬质合金铣刀，粗加工灰铸铁、可锻铸铁和有色金属时，宜采用牌号为YG8N的硬质合金 【答案】C 【解析】电动机转子通常采用以下材料制造： 纯铜：具有良好的导电性和导热性，适用于需要高效传导电流的场合。 铝合金：具有较低的密度和良好的机械性能，是电动机转子的常用材料。 硅钢片：用于制造电动机的铁芯部分，因为具有良好的磁性能和较低的磁损耗。 8. 一般在动载荷下工作，具有高的弹性极限，高的疲劳强度，足够的韧性，良好的表面质量的零件，最合适的热处理工艺是（ ） A. 淬火+低温回 B. 渗碳 C. 调质 D. 淬火+中温回火 【答案】D 【解析】动载荷下工作的零件要求具有较高的弹性极限和疲劳强度，同时还要有足够的韧性。钢件淬火后进行中温回火，可获得回火屈氏体组织，使材料具有较高的弹性极限、疲劳强度和适当的韧性，适用于弹簧、弹簧夹头及其他承受动载荷的零件。因此选D。淬火加低温回火主要获得高硬度和高耐磨性；调质主要获得良好的综合力学性能；渗碳主要用于提高表面硬度和耐磨性。 9. 如果齿轮轴的材料为42CrMn，表面淬硬层深度为0.5～15 mm，硬度为52～55HRC，则应选择的热处理方法是______。（ ） A. 火焰淬火＋低温回火 B. 渗碳＋淬火＋低温回火 C. 碳氮共渗 D. 感应淬火＋低温回火 【答案】D 【解析】齿轮轴要求表面具有较高硬度和耐磨性，同时保持心部具有一定的强度和韧性。感应淬火能够使齿轮表层快速加热并淬硬，淬硬层深度可通过电流频率和加热时间进行控制，随后采用低温回火以降低淬火内应力、稳定组织并保持较高表面硬度。因此应选感应淬火＋低温回火，即D。 10. 如图所示，下列关于铸铁和有色金属的表述，正确的是( )。 A. 发动机箱体可用灰铸铁 HT150 制造，其抗拉强度为150 MPa， 碳主要以片状石墨形态存在 B. 风机叶轮工作要求具有较高的强度、较好的塑性和韧性，可选用蠕墨铸铁 RuT260制造 C. 飞机的螺旋桨可采用铸造铝合金 ZL301 制造，属于铝镁系合金，具有良好的综合力学性能 D. 散热器外壳可选用H68 制造，表示含铜量为68%，含锌量为32%的特殊黄铜 【答案】C 11. 钢的回火处理主要是为了消除淬火后的什么缺点？（ ） A. 软化 B. 硬度 C. 脆性 D. 导电性 【答案】C 【解析】钢的回火是为了消除淬火后的脆性 12. 40Cr钢制造齿轮，锻造后典型热处理工艺应为（ ） A. 正火 B. 完全退火 C. 调质 D. 回火 【答案】A 【解析】40Cr属于合金结构钢。锻造后通常采用正火处理，以细化晶粒、均匀组织、消除部分锻造应力并改善切削加工性能，为后续热处理做好组织准备。因此选A。完全退火虽可软化材料，但生产周期较长；调质通常用于获得较高的综合力学性能，常安排在粗加工后；单独回火不能替代锻造后的预备热处理。 13. 以下哪种情况轴不需要进行热处理（ ） A. 承受较大冲击载荷 B. 要求高精度 C. 仅承受较小静载荷且对精度要求不高 D. 要求表面硬度高 【答案】C 【解析】仅承受较小静载荷且对精度要求不高的轴，一般材料的性能就能满足要求，不需要进行热处理。承受较大冲击载荷、要求高精度、要求表面硬度高的轴，通常需要通过热处理来提高性能。 14. 如图所示保险箱，选择其合适的钢板材料（ ） A. ZGMn13 B. ZG200400 C. 45 D. 1Cr13 【答案】A 【解析】ZGMn13 是一种耐磨钢，通常被称为高锰钢。它具有非常出色的加工硬化能力，在受到强烈冲击和压力时，其表面会迅速产生加工硬化现象，硬度显著提高，从而具有良好的耐磨性和抗冲击性能。保险箱需要抵抗外力的冲击、撬砸等破坏行为，ZGMn13 这种在冲击载荷下能迅速强化的特性，使其能够有效抵御外界的破坏，保护保险箱内物品的安全，所以它是制造保险箱合适的钢板材料。 ZG200 - 400 是一种铸钢，属于工程用铸钢件。 45 钢是中碳钢，具有一定的强度和韧性，经过适当的热处理后可以获得较好的综合力学性能。 1Cr13 是马氏体不锈钢，主要特点是具有良好的耐腐蚀性和一定的强度。 选择A。 15. 球化退火的应用范围为（ ） A. 亚共析钢、过共析钢和合金钢件 B. 过共析钢和合金工具钢等 C. 不能用于过共析钢 D. 以上都对 【答案】B 【解析】球化退火的应用范围为过共析钢和合金工具钢等 16. 钢的热处理过程中，石墨化是指（ ） A. 碳元素和铁元素反应生成铁碳合金 B. 碳元素在钢中以自由碳的形式存在 C. 石墨在钢中的溶解 D. 碳元素在钢中进行相变转变为石墨状态 【答案】D 【解析】石墨化是指钢或铸铁中的碳从化合状态逐渐转变为游离石墨状态的过程，即碳元素析出并以石墨形式存在。因此选D。选项A描述的是铁碳合金的形成，选项B只说明了游离碳存在的结果，选项C则与石墨化过程相反。 17. 下列关于刀具的选择，错误的是（ ） A. 粗加工零件1时，可以使用YT5硬质合金刀具 B. 精加工零件7时，可以使用YG3硬质合金刀具 C. 粗加工零件8时，可以使用YG8硬质合金刀具 D. 精加工零件10时，可以使用YG3硬质合金刀具 【答案】D 18. 采用表面强化如碾压、喷丸、碳氮共渗、渗氮、高频感应加热淬火等方法，可显著提高轴的（ ） A. 静强度 B. 刚度 C. 疲劳强度 D. 耐冲击性能 【答案】C 【解析】这些表面强化方法能改善轴表面性能，提高疲劳强度。 19. 钢是按化学成分、用途、质量和脱氧程度等方法来划分的，其中优质钢是按_____分类方法分类出来的。（ ） A. 化学成分 B. 用途 C. 质量 D. 脱氧程度 【答案】C 【解析】按质量分为普通钢、优质钢、高级优质钢，主要依据有害杂质硫、磷含量划分。 20. 用45钢制作齿轮，在下料、锻造、正火、粗加工之后，精加工之前，要进行的热处理是（ ） A. 退火 B. 淬火 C. 低温回火 D. 调质 【答案】D 【解析】45钢齿轮在正火、粗加工后，精加工前通常进行调质处理，即淬火加高温回火。调质可使齿轮心部获得良好的强度、塑性和韧性，并改善其承受交变载荷和冲击载荷的能力，同时为后续精加工提供适宜的组织和硬度。因此选D。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. SE线是碳在铁素体中的溶解度曲线（ ） 【答案】错误 【解析】SE线是碳在奥氏体中的溶解度曲线。 22. 材料的强度越高，其韧性越好。（ ） 【答案】错误 【解析】强度和韧性是材料的两种不同性能。强度指材料抵抗变形和断裂的能力，韧性是材料在断裂前吸收能量的能力，二者并非线性关系。例如，某些高强度的脆性材料，如玻璃，强度较高但韧性很差 。 23. 渗碳体是铁与碳的混合物（ ） 【答案】错误 【解析】渗碳体是铁与碳的金属化合物。 24. Q235A表示最低屈服强度为235MPa的碳素结构钢。（ ） 【答案】正确 【解析】Q235A是普通碳素结构钢的牌号。其中“Q”表示屈服强度，“235”表示屈服强度的下限值约为235 MPa，“A”表示质量等级。因此该说法在通常题意下正确。严格使用时，屈服强度数值还与钢材厚度等条件有关。 25. 下图所示台虎钳一般采用灰铸铁材料制作（ ） 【答案】正确 【解析】灰铸铁具有优良的铸造性能、良好的切削加工性能、良好的减摩性和减振性，因此适用于台虎钳等各类箱体。 26. Q235是一种碳素结构钢，适用于制造承受较大冲击载荷的零件。（ ） 【答案】错误 【解析】Q235属于普通碳素结构钢，主要用于一般结构件、建筑结构和普通机械结构。由于其强度、韧性及综合力学性能有限，通常不宜用于制造承受较大冲击载荷的关键零件。因此题干说法错误，答案为错误。 27. 回火是淬火后为了减轻内应力和改善韧性进行的加热处理。（ ） 【答案】正确 【解析】回火是将淬火后的钢加热到低于Ac1的适当温度，保温后冷却的热处理工艺。回火能够降低淬火产生的内应力和脆性，改善塑性和韧性，并通过调整回火温度获得所需的硬度与综合力学性能。因此题干说法正确。 28. 下图为热处理工艺曲线，其中保温阶段的主要作用是消除工件内应力（ ） 【答案】错误 【解析】保温阶段保持温度恒定，让工件内外温度一致，确保组织充分转变，为后续冷却做准备。 29. 将工件加热到适当温度（150℃～650℃）保持一段时间后冷却，以获得所需要的性能的热处理工艺称为回火。（ ） 【答案】错误 【解析】题干所述温度范围和保温冷却过程概括了回火的一般特征，但回火的对象必须是淬火后的钢件，且通常是在低于Ac1的温度范围内进行。题干未说明工件已经淬火，表述不完整，因此判断为错误。完整定义应为：将淬火后的钢加热到低于Ac1的适当温度，保温一段时间后冷却，以获得所需组织和性能的热处理工艺称为回火。 30. 渗碳体的性能特点是硬度高、脆性大（ ） 【答案】正确 【解析】渗碳体是铁碳合金中的铁与碳形成的金属间化合物，硬度很高而塑性、韧性很差，表现为脆性大。因此“渗碳体的性能特点是硬度高、脆性大”的说法正确。 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 简述硬度试验在机械工程中的主要用途，并列举两种常用的硬度试验方法。 【答案】（1）硬度试验可检验金属材料抵抗局部塑性变形的能力。（2）可根据硬度大小初步判断材料的耐磨性，并间接估计材料的强度。（3）可用于检验热处理效果和零件的质量是否符合要求。（4）常用的硬度试验方法有布氏硬度试验、洛氏硬度试验和维氏硬度试验，任写两种即可。 【解析】硬度反映材料抵抗压入、划伤等局部塑性变形的能力，在机械工程中常用于材料检验、热处理质量检查和零件使用性能评价。布氏、洛氏和维氏硬度试验的压头及测量方法不同，应根据材料种类、零件尺寸和表面状况选择适用的方法。 32. 参照下面Fe-FC状态图，分别叙述共晶反应和共析反应发生的条件，并说出两种反应生成的组织各是什么？ 【答案】共晶反应：冷却至1148℃以下开始发生。反应式为：L→γ+Fe3C 共析反应：冷却至727℃以下开始发生. 反应式为：γ→α+β 33. 什么是选择金属材料的主要依据？什么是金属材料的工艺性能？什么是金属材料的使用性能？金属材料的使用性能具体包括哪些？ 【答案】金属材料的性能是选择金属材料的主要依据。金属材料的工艺性能是金属材料从冶炼到成品的生产过程中，在各种加工条件下表现出来的性能。金属材料的使用性能是金属材料在使用过程中表现出来的性能，包括物理性能、化学性能和力学性能。 【解析】选择金属材料的主要依据是材料应具有与零件工作条件、失效形式和制造工艺相适应的性能，通常首先依据金属材料的性能进行选择。金属材料的工艺性能，是指材料在从冶炼到制成零件的生产过程中，对各种加工工艺的适应能力，主要包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能等。金属材料的使用性能，是指材料制成零件并投入使用后，在工作条件下所表现出的性能，主要包括力学性能、物理性能和化学性能。力学性能包括强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等；物理性能包括密度、熔点、导热性、导电性和磁性等；化学性能主要包括耐腐蚀性、抗氧化性等。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 某卧式车床主轴箱变速滑移齿轮，在工作中承载不大，受冲击不大，转动平稳，工作条件较好。加工工序大致为：下料一锻坯一粗加工（齿坯加工、滚齿）-精加工（剃齿）一精磨（磨齿）。 （1）根据经验，从下列材料中为齿轮选择最合适的材料（45、40Cr、GCr15、1Cr13.20CrMnTi、W18Cr4V）。 （2）若还要考虑热处理中提高淬透性，最合适的材料是哪一个？ （3）在加工过程中，下料、锻坯后，为消除锻造应力、细化和均匀组织，为以后热处理作准备，要进行哪一种整体热处理？ （4）齿轮粗加工之后，精加工之前，为了提高齿轮的心部综合力学性能，以承受较大的交变弯曲应力和一定的冲击载荷，应该还要进行什么热处理？ （5）轮齿在精磨前为提高表面硬度，一般要进行表面感应淬火，为消除淬火应力，防止产生磨削裂纹，最后要对齿轮进行的热处理是什么？ 【答案】（1）45、40Cr （2）40Cr （3）正火 （4）调质（淬火+高温回火） （5）低温回火 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $