第6卷 机械工程材料（上）——钢铁材料与热处理 山东省（高职分类考试）《机械基础》（高教版·第3版） 单元过关卷

山东省（高职分类考试）考纲百套卷 第6卷 机械工程材料（上）——钢铁材料与热处理 单元过关卷《机械基础》机械制造类 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. 在金属材料的晶体结构中，面心立方晶格的原子致密度大约是（ ） A. 0.68 B. 0.74 C. 0.52 D. 0.86 【答案】B 【解析】面心立方晶格的原子排列方式使其原子致密度相对较高，约为0.74。这意味着晶格中原子所占空间的比例情况，它会影响金属的一些性能，比如密度、塑性等，与其他晶格结构对比可体现出不同的材料特性，所以选B。 2. 牌号RuT420表示（ ） A. 最高屈服强度为420MPa的蠕墨铸铁 B. 最低抗拉强度为420MPa的蠕墨铸铁 C. 最高抗拉强度为420MPa的蠕墨铸铁 D. 最低屈服强度为420MPa的蠕墨铸铁 【答案】B 【解析】RuT表示蠕墨铸铁，牌号中的数字表示抗拉强度的最低值，单位为MPa。因此RuT420表示最低抗拉强度为420MPa的蠕墨铸铁，选B。 3. QT400-15是球墨铸铁的牌号，牌号中400表示抗拉强度不低于400N/m，15表示______不小于15%。（ ） A. 伸长率 B. 断面收缩率 C. 疲劳强度 D. 韧性 【答案】A 【解析】球墨铸铁的牌号用“QT”加两组数字表示。“QT”分别是“球”与“铁” 的汉语拼音字首，两组数字分别表示最低抗拉强度和断后伸长率。 4. 下面关于金属材料的描述，错误的是（ ） A. 零件1可以选用45钢，具有良好的综合力学性能 B. 零件2用在一般场合，可以选用ZG200400 C. 零件10用在一般场合，可以选用锻件或轧制钢材 D. 零件8是变速箱体，可以选用RuT300 【答案】B 【解析】45钢具有良好的综合力学性能，适合制造受力较复杂的零件。ZG200-400是碳素铸钢牌号，ZG表示铸钢，200表示屈服强度不低于200MPa，400表示抗拉强度不低于400MPa，不能仅因零件用于一般场合就直接确定选用该材料。零件10可根据受力和成形要求选用锻件或轧制钢材；RuT300为蠕墨铸铁，具有较好的强度、导热性和减振性，可用于变速箱体等零件。因此错误的是B。 5. 铸铁的牌号为HT300，它表示此铸铁是（ ） A. 灰铸铁 B. 可锻铸铁 C. 球墨铸铁 D. 合金铸佚 【答案】A 【解析】灰铸铁的牌号以“HT”加数字表示。其中“HT”是“灰”和“铁”的汉语拼音首字母，数字表示其最低抗拉强度。 6. 下列有关材料牌号的解释，正确的是（ ） A. Q235A·F表示屈服点数值为235MPa，质量等级为A级的沸腾钢 B. 9Cr12MoV表示平均含碳量比为0.09%，铬含量约为12%，钼和钒含量都小于1.5%的合金工具钢 C. T8表示平均含碳量比为0.08%的钢 D. 60Si2Mn表示平均含碳量比为0.6%，含硅量约为2%，含锰量小于5%的合金结构钢 【答案】A 【解析】Q235A·F中，Q表示屈服强度，235表示屈服点不低于235MPa，A表示质量等级，F表示沸腾钢，所以A正确。9Cr12MoV中的碳平均含量约为0.9%，不是0.09%；T8表示平均含碳量约为0.8%，不是0.08%；60Si2Mn表示平均含碳量约为0.6%、硅含量约为2%，锰含量通常约为0.6%～1.0%，不是小于5%。 7. 在灰口铸铁或球墨铸铁中加入一定量的合金元素，称为（ ） A. 灰铸铁 B. 可锻铸铁 C. 球墨铸铁 D. 合金铸铁 【答案】D 【解析】在灰口铸铁或球墨铸铁中加入适量合金元素，以改善其组织和性能，这类铸铁称为合金铸铁。因此选D。灰铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁分别是按石墨形态或生产方法划分的铸铁类别。 8. 下图为简化的Fe-FC相图，其中碳质量分数4.3%的点C是（ ） A. 共析点 B. 共晶点 C. 包晶点 D. 液相点 【答案】B 【解析】点C为共晶点，碳质量分数4.3%，温度1148℃，发生共晶反应生成莱氏体（Ld）。 9. 使材料丧失正常工作能力的应力称为极限应力，铸铁的极限应力是（ ） A. 比例极限σP B. 弹性极限σe C. 屈服极限σs D. 强度极限σb 【答案】D 【解析】脆性材料的极限应力为强度极限。 10. 铸铁不适用于制造：（ ） A. 管道 B. 发动机缸体 C. 齿轮 D. 机床导轨 【答案】C 【解析】铸铁具有良好的铸造性能和耐磨性，适用于制造发动机缸体和机床导轨等，但不适合制造承受高速和高弯曲应力的齿轮。 11. 下列钢中，最适合用来制造汽车与拖拉机变速箱齿轮的是（ ） A. 08 B. Q235 C. 20CrMnTi D. Q640 【答案】C 【解析】汽车和拖拉机变速箱齿轮要求表面具有高硬度和耐磨性，心部具有良好的强度和韧性，通常采用低碳合金渗碳钢制造。20CrMnTi属于低碳合金渗碳钢，经渗碳、淬火和低温回火后能满足齿轮的性能要求。08强度和淬硬性不足，Q235和Q640不适合制造高负荷齿轮，因此选C。 12. 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 【解析】ZL301属于铸造铝合金，主要为铝镁系合金，具有较好的强度、塑性、韧性和耐蚀性，可用于制造飞机螺旋桨，因此C正确。HT150中的150表示抗拉强度不低于150MPa，并非抗拉强度恰好为150MPa；蠕墨铸铁虽然强度和导热性较好，但其塑性、韧性通常不如铝合金等材料，不能据此认为RuT260最适合风机叶轮；H68是普通黄铜，表示铜含量约为68%，不是特殊黄铜。 13. 有一材料测量硬度为HBW500，对测量压头说法正确的是（ ） A. 硬质合金球 B. 淬火钢球 C. 金刚石圆锥 D. 金刚石正四棱锥 【答案】A 【解析】HBW表示采用硬质合金球压头进行布氏硬度试验，其中W表示硬质合金球。淬火钢球用于HBS标尺；金刚石圆锥用于洛氏硬度试验；金刚石正四棱锥用于维氏硬度试验。因此选A。 14. （ ）是不锈钢、高温耐热合金、高强度铝合金等的重要强化方法 A. 自然时效 B. 热时效 C. 沉淀硬化时效 D. 振动时效 【答案】C 【解析】沉淀硬化时效是通过固溶处理、淬火形成过饱和固溶体，再经时效析出弥散强化相来提高材料强度和硬度的重要方法，广泛用于沉淀硬化不锈钢、高温耐热合金和高强度铝合金。因此选C。自然时效和热时效是时效处理的具体方式，振动时效主要用于降低残余应力。 15. 表面热处理主要用于提高钢的哪个性能？（ ） A. 韧性 B. 硬度 C. 耐腐蚀性 D. 塑性 【答案】B 【解析】表面热处理主要用于提高钢的表面硬度，以提高耐磨性。 16. 下图所示的刹车盘一般采用______制造（ ） A. 灰铸铁 B. 可锻铸铁 C. 球墨铸铁 D. 蠕墨铸铁 【答案】D 【解析】刹车盘需兼具强度、耐磨性、导热性和减振性，蠕墨铸铁综合性能优良，适合制造刹车盘，故选D。 17. 退火后硬度偏高，多数情况是由于（ ） A. 保温时间过长 B. 加热温度过高 C. 冷却过快 D. 加热温度过低 【答案】C 【解析】退火的目的是使钢缓慢冷却，以获得较软、接近平衡状态的组织。若退火后冷却过快，奥氏体可能发生较快的转变，形成较细的珠光体，甚至出现贝氏体等较硬组织，从而使硬度偏高。因此多数情况下是由于冷却过快，选C。 18. 钢的常规热处理包括以下哪个步骤？（ ） A. 热淬火 B. 回火 C. 焊接 D. 火焰喷射 【答案】B 【解析】回火是钢的常规热处理步骤之一，用以降低材料的脆性。 19. 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】在动载荷下工作的零件，如弹簧等，要求具有较高的弹性极限、疲劳强度和足够的韧性。淬火加中温回火可获得回火屈氏体组织，在保持较高强度和弹性极限的同时具有较好的韧性和抗疲劳性能，因此选D。淬火加低温回火主要用于要求高硬度和耐磨性的零件；渗碳主要用于提高表面硬度和耐磨性；调质通常用于获得良好的综合力学性能，但不如淬火加中温回火适合弹簧类零件。 20. 适于测试零件表面硬化层、金属镀层及薄片金属硬度的测试方法是（ ） A. 布氏硬度 B. 洛氏硬度 C. 维氏硬度 D. 以上方法都可以 【答案】C 【解析】维氏硬度试验力小，压痕浅，可测薄件及表面硬化层，测量范围广，能精确测量硬度，如表面淬火钢硬度测量。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 黑色金属是指黑色的金属。（ ） 【答案】错误 【解析】钢铁材料即黑色金属，工业上通常把除钢铁材料(即黑色金属)以外的金属材料统称为有色金属材料。 22. 钢的含碳量越高，其硬度和强度越高，韧性和塑性越低。（ ） 【答案】正确 【解析】随着含碳量增加，钢中渗碳体增多，硬度和强度提高，而渗碳体是硬脆相，会降低钢的韧性和塑性。 23. 在下图所示的应用场景中，常采用合金结构钢（ ） 【答案】错误 【解析】图示船舶和桥梁的建造常采用低合金高强度结构钢，其具有高强度、高韧性良好的焊接性和一定的耐蚀性。 24. Q215钢适用于制造桥梁、 船舶等。 （ ） 【答案】正确 【解析】碳素结构钢冶炼容易，价格低廉，冷成形性和焊接性好，而且力学性能也能满足一般工程结构及普通机械零件的要求，通常热轧成各种型材，应用广泛。其中，Q195、Q215A~B通常轧制成薄板、钢筋供应，也可以用于制造铆钉、螺钉、焊接结构件；Q215A~D的强度稍高，可用于制造螺栓、螺母等连接零件，焊接结构件以及桥梁等金属构件和建筑构架； 25. 钢进行淬火处理后，通常需要及时回火，以降低淬火应力和脆性，稳定组织与性能。（ ） 【答案】正确 【解析】淬火可使钢获得马氏体，提高硬度和强度，但同时会产生较大的内应力并降低韧性。及时回火能够减少淬火应力、降低脆性，并使工件获得所需的综合性能。 26. 在制造炮弹的钢中加入较多的磷，可使其易爆，因此磷是钢中的有益元素。（ ） 【答案】错误 【解析】磷在钢中通常是有害杂质，会造成冷脆，使钢的塑性和韧性下降。钢中磷含量过多会降低材料的抗冲击性能，并不能使炮弹钢因而具有有利的易爆性能。因此题干所述“磷是钢中的有益元素”错误。 27. 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。 28. 一般把含碳量小于2.11%的铁碳合金称为钢。（ ） 【答案】正确 【解析】按铁碳合金的通常分类，含碳量小于2.11%的铁碳合金称为钢，含碳量为2.11%～6.69%的铁碳合金称为铸铁。因此该判断正确。 29. 氮化处理后的工件不经淬火其表面就可达到很高的硬度。（ ） 【答案】正确 【解析】渗氮是向钢的表面渗氮以提高表面氮浓度的热处理过程。渗氮后零件的硬度高（可达1000~ -1 200HV）、耐磨性好、氧化变形小，并耐热、耐腐蚀、耐疲劳等。38CrMoAl是常用的渗氮钢，渗氮后不需要进行淬火处理。 30. 表面热处理的目的是提高钢件的内部强度。（ ） 【答案】错误 【解析】表面热处理如高频淬火、渗碳等，虽然主要目的是提高表面硬度，但也可能对内部性能产生一定影响。 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 锻造性 【答案】金属材料能否用锻造的方法制成优良锻造件的性能，称为锻造性。 【解析】锻造性是指金属材料在锻造加工中经受塑性变形而不开裂，并能获得形状、尺寸和组织性能合格锻件的能力。锻造性主要取决于材料的塑性和变形抗力，塑性好、变形抗力小的材料通常具有较好的锻造性。原答案所述“金属材料能否用锻造的方法制成优良锻造件的性能”概括了锻造性的基本含义。 32. 亚共析钢、共析钢和过共析钢的组织有何特点和异同点。 【答案】亚共析钢的组织由铁素体和珠光体所组成。其中铁素体呈块状。珠光体中铁素体与渗碳体呈片状分布。共析钢的组织由珠光体所组成。过共析钢的组织由珠光体和二次渗碳体所组成，其中二次渗碳体在晶界形成连续的网络状。共同点：钢的组织中都含有珠光体。不同点：亚共析钢的组织是铁素体和珠光体，共析钢的组织是珠光体，过共析钢的组织是珠光体和二次渗碳体。 【解析】亚共析钢的含碳量低于共析成分，室温组织由先共析铁素体和珠光体组成，铁素体通常呈块状或网状分布，珠光体由铁素体和渗碳体片层组成。共析钢的含碳量约为0.77%，室温组织全部为珠光体。过共析钢的含碳量高于共析成分，室温组织由珠光体和先共析二次渗碳体组成，二次渗碳体通常沿奥氏体晶界析出，含量较多时可形成网状。三者的共同点是组织中均含有珠光体；不同点在于亚共析钢还含有铁素体，共析钢基本全部为珠光体，过共析钢还含有二次渗碳体。 33. 比较钢的退火与正火在加热冷却方式、组织性能和主要应用方面的区别。 【答案】（1）退火是将钢加热到临界温度以上或以下的适当温度，保温后随炉缓慢冷却；正火是加热到临界温度以上适当温度，保温后出炉置于空气中冷却。（2）退火所得组织较粗，硬度较低，塑性和韧性较好，内应力较小；正火所得组织较细，强度和硬度通常高于退火，综合力学性能较好。（3）退火主要用于降低硬度、改善切削加工性能、消除内应力和细化组织；正火主要用于改善低碳钢切削性能、细化晶粒，并作为部分零件的预备热处理或最终热处理。 【解析】比较这两种热处理应围绕冷却速度、组织性能和应用目的展开。退火冷却较慢，所得组织和硬度较低；正火冷却较快，组织较细、强度和硬度通常较高，二者的主要区别在于冷却方式不同而引起的组织性能差异。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 连接下列常用材料的牌号。HT250 珠光体可锻铸铁KTH350-10 黑心可锻铸铁KTZ500-04 合金铸钢QT600-02 碳素铸钢ZG40Cr 灰口铸铁ZG200-400 球墨铸铁 【解析】依据牌号前缀及数字含义：HT为灰口铸铁，KTH、KTZ分别为黑心、珠光体可锻铸铁，QT为球墨铸铁，ZG后含Cr为合金铸钢，否则为碳素铸钢。配对为：HT250—灰口铸铁；KTH350-10—黑心可锻铸铁；KTZ500-04—珠光体可锻铸铁；QT600-02—球墨铸铁；ZG40Cr—合金铸钢；ZG200-400—碳素铸钢。 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 $ 山东省（高职分类考试）考纲百套卷 第6卷 机械工程材料（上）——钢铁材料与热处理 单元过关卷《机械基础》机械制造类 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. 在金属材料的晶体结构中，面心立方晶格的原子致密度大约是（ ） A. 0.68 B. 0.74 C. 0.52 D. 0.86 2. 牌号RuT420表示（ ） A. 最高屈服强度为420MPa的蠕墨铸铁 B. 最低抗拉强度为420MPa的蠕墨铸铁 C. 最高抗拉强度为420MPa的蠕墨铸铁 D. 最低屈服强度为420MPa的蠕墨铸铁 3. QT400-15是球墨铸铁的牌号，牌号中400表示抗拉强度不低于400N/m，15表示______不小于15%。（ ） A. 伸长率 B. 断面收缩率 C. 疲劳强度 D. 韧性 4. 下面关于金属材料的描述，错误的是（ ） A. 零件1可以选用45钢，具有良好的综合力学性能 B. 零件2用在一般场合，可以选用ZG200400 C. 零件10用在一般场合，可以选用锻件或轧制钢材 D. 零件8是变速箱体，可以选用RuT300 5. 铸铁的牌号为HT300，它表示此铸铁是（ ） A. 灰铸铁 B. 可锻铸铁 C. 球墨铸铁 D. 合金铸佚 6. 下列有关材料牌号的解释，正确的是（ ） A. Q235A·F表示屈服点数值为235MPa，质量等级为A级的沸腾钢 B. 9Cr12MoV表示平均含碳量比为0.09%，铬含量约为12%，钼和钒含量都小于1.5%的合金工具钢 C. T8表示平均含碳量比为0.08%的钢 D. 60Si2Mn表示平均含碳量比为0.6%，含硅量约为2%，含锰量小于5%的合金结构钢 7. 在灰口铸铁或球墨铸铁中加入一定量的合金元素，称为（ ） A. 灰铸铁 B. 可锻铸铁 C. 球墨铸铁 D. 合金铸铁 8. 下图为简化的Fe-FC相图，其中碳质量分数4.3%的点C是（ ） A. 共析点 B. 共晶点 C. 包晶点 D. 液相点 9. 使材料丧失正常工作能力的应力称为极限应力，铸铁的极限应力是（ ） A. 比例极限σP B. 弹性极限σe C. 屈服极限σs D. 强度极限σb 10. 铸铁不适用于制造：（ ） A. 管道 B. 发动机缸体 C. 齿轮 D. 机床导轨 11. 下列钢中，最适合用来制造汽车与拖拉机变速箱齿轮的是（ ） A. 08 B. Q235 C. 20CrMnTi D. Q640 12. 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 13. 有一材料测量硬度为HBW500，对测量压头说法正确的是（ ） A. 硬质合金球 B. 淬火钢球 C. 金刚石圆锥 D. 金刚石正四棱锥 14. （ ）是不锈钢、高温耐热合金、高强度铝合金等的重要强化方法 A. 自然时效 B. 热时效 C. 沉淀硬化时效 D. 振动时效 15. 表面热处理主要用于提高钢的哪个性能？（ ） A. 韧性 B. 硬度 C. 耐腐蚀性 D. 塑性 16. 下图所示的刹车盘一般采用______制造（ ） A. 灰铸铁 B. 可锻铸铁 C. 球墨铸铁 D. 蠕墨铸铁 17. 退火后硬度偏高，多数情况是由于（ ） A. 保温时间过长 B. 加热温度过高 C. 冷却过快 D. 加热温度过低 18. 钢的常规热处理包括以下哪个步骤？（ ） A. 热淬火 B. 回火 C. 焊接 D. 火焰喷射 19. 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 20. 适于测试零件表面硬化层、金属镀层及薄片金属硬度的测试方法是（ ） A. 布氏硬度 B. 洛氏硬度 C. 维氏硬度 D. 以上方法都可以 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 黑色金属是指黑色的金属。（ ） 22. 钢的含碳量越高，其硬度和强度越高，韧性和塑性越低。（ ） 23. 在下图所示的应用场景中，常采用合金结构钢（ ） 24. Q215钢适用于制造桥梁、 船舶等。 （ ） 25. 钢进行淬火处理后，通常需要及时回火，以降低淬火应力和脆性，稳定组织与性能。（ ） 26. 在制造炮弹的钢中加入较多的磷，可使其易爆，因此磷是钢中的有益元素。（ ） 27. 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（ ） 28. 一般把含碳量小于2.11%的铁碳合金称为钢。（ ） 29. 氮化处理后的工件不经淬火其表面就可达到很高的硬度。（ ） 30. 表面热处理的目的是提高钢件的内部强度。（ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 锻造性 32. 亚共析钢、共析钢和过共析钢的组织有何特点和异同点。 33. 比较钢的退火与正火在加热冷却方式、组织性能和主要应用方面的区别。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 连接下列常用材料的牌号。HT250 珠光体可锻铸铁KTH350-10 黑心可锻铸铁KTZ500-04 合金铸钢QT600-02 碳素铸钢ZG40Cr 灰口铸铁ZG200-400 球墨铸铁 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 $