材热工程师试题1答.doc

材料热处理工程师资格考试试题（一）答 案一、选择题1（C），2（C），3（A），4（A），5（B），6（D），7（D），8（B），9（C），10（A），11（D），12（B），13（A），14（A），15（A），16（A），17（B），18（A），19（D），20（D）。二、简答题1何谓钢的球化退火，其目的是什么？主要适用于哪些钢材？（p 109最后4项）答：钢的球化退火是使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺。球化退火的目的是降低硬度、改善切削加工性能，并为以后的淬火做准备，减小工件淬火畸变和开裂。球化退火主要用于共析钢、过共析钢的锻轧件及结构钢的冷挤压件等。2简述淬火冷却方法（至少说出五种）。（p118中间开始7种冷却方法）答：淬火冷却方法有：水冷、油冷、延时淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火、贝氏体等温淬火等。3简述淬透性概念及其影响因素。（p120开始5项、104中间）答：在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布特性称为淬透性，钢的淬透性大小取决于钢的临界冷却速度。C曲线位置愈靠右，则临界冷却速度愈小，淬透性就愈大。影响临界冷却速度的因素主要有原始组织、碳和合金元素（除钴Co以外）、奥氏体化温度和时间等，实际上影响C曲线的因素都对临界冷却速度产生影响，也影响钢的淬透性。4钢的回火分哪几类？说出各类回火的目的。（p125最后6项） 答：钢的回火分三类，即：低温回火、中温回火、高温回火。低温回火目的：稳定组织，以得到高的硬度与耐磨性。5什么是碳氮共渗中的黑色组织？它的危害性是什么？防止措施是什么？（p 149最后6项、150开始6项）答：碳氮共渗中的黑色组织是指碳氮共渗表层中出现的黑点、黑带和黑网。这种组织将使工件弯曲疲劳强度、接触疲劳强度降低，耐磨性下降。 黑点：产生的原因可能是由于共渗初期氮势过高，渗层中氮含量过大；碳氮共渗时间较长时碳浓度增高，发生氮化物分解及脱氮过程，原子氮变成分子氮而成孔洞，即黑点。 黑带：主要是由于形成合金元素的氧化物、氮化物和碳化物等小颗粒，使奥氏体中合金元素贫化，淬透性降低，而形成托氏体。 黑网：是由于碳氮晶间扩散，沿晶界形成Mn、Ti等合金元素的碳氮化合物，降低附近奥氏体中合金元素含量，淬透性降低，形成托氏体。 为了防止黑色组织的出现，渗层中氮含量不宜过高，一般超过WN0.5%就易出现点状黑色组织；渗层中氮含量也不宜过低，否则易形成托氏体网。因此氨的加入量要适中，氨气量过高，炉气露点降低，均会促使黑色组织的出现。 为了抑制托氏体网的出现，也可以适当提高淬火加热温度或采用冷却能力较强的冷却介质。黑色组织深度小于0.02mm时可采用喷丸强化补救。6简述零件感应加热淬火的基本原理。 （p163 610项 、1822项）答：感应加热表面淬火是利用通入交流电的加热感应器在工件中产生一定频率的感应电流，感应电流的集肤效应使工件表面层被快速加热到奥氏体区后，立即喷水冷却，工件表层获得一定深度的淬硬层。电流频率愈高，淬硬层愈浅。7制定黑心可锻铸铁的石墨化退火工艺（用工艺曲线表示）。（P193）答：加热温度：910960。加热速度：冷料装炉，加热速度4050/h。保温时间：一般为212小时，视性能要求、工件尺寸和装炉量。冷却方式：按组织和性能要求而定。对铸件要求高塑性质，可缓冷至下限温度Ar1或在Ac1下限以下温度保温。最终冷却至650出炉空冷。8铸造铝合金固溶处理工艺应遵循哪些原则？（p195 ） 答：加热方式：为防止铸件过热和变形，低温入炉，空气循环，缓慢加热。淬火温度：由于铸造铝合金中所含杂质较多，易出现低熔点的共晶组织，铸造时，铸件各处的冷却速度不同，其组织差别较大，铸件的强度塑性较低，因此，淬火加热温度一般比最大溶解温度略低一些，以免过烧。炉温均匀性要求较高，一般在35以内。保温时间：因过剩相溶解困难，需要较长保温时间一般320小时。冷却方式：为防止变形和引起裂纹，一般应在热水中冷却（50100），固溶后冷却的转移时间在30秒钟以内。9高速钢刀具深冷处理为什么能提高刀具使用寿命？（p213最后1项214开始3项）答：高速钢刀具由于深冷处理后获得4%左右（体积分数）稳定残留奥氏体，残留奥氏体中存在大量内部位错缠结而使其自身强化；深冷处理过程中转变的片状不完全孪晶马氏体，含碳及合金元素量较高，是强化了的固溶体；深冷处理过程并回火后能析出比常规热处理尺寸小而多的片状MC型碳化物，使高速钢抗回火性、塑韧性和耐磨性提高。10简述激光热处理的原理，与感应加热淬火相比优点是什么？（p251） 答：激光淬火技术，又称激光相变硬化，是利用聚焦后的激光束照射到钢铁材料表面，使其温度迅速升高到相变点以上，当激光移开后，由于仍处于低温的内层材料快速导热作用，使表层快速冷却到马氏体相变点以下，获得淬硬层。激光淬火与感应加热淬火相比，使用的能量密度更高，加热速度更快，不需要淬火介质，工件变形更小，加热层深度和加热轨迹易于控制，易于实现自动化。三、综合应用题1根据共析钢连续冷却转变曲线示意图指出以下五个区域是什么转变区？若将共析钢加热至奥氏体温度后分别以图中的冷却速度V1、V0、V2、V3、V4进行冷却至室温后得到什么组织？连续冷却转变曲线的实用意义是什么？（p103）答:区域(A1线以上)：稳定奥氏体区； 区域(AA区左边)：过冷奥氏体区；区域（AA和BB之间）：过冷奥氏体+珠光体区； 区域(BB线右边)：珠光体区；区域(Ms以下)：马氏体+残余奥氏体区；V1组织：马氏体+残余奥氏体区 Vc组织：马氏体+残余奥氏体区V2组织：极细珠光体 V3组织：细珠光体V4组织：珠光体实用意义：（1）根据零件的技术要求制定合理的热处理工艺；（2）分析钢热处理后的组织和性能；（3）估计钢的淬透性大小和选择合适的淬火介质；（4）比较合金元素对钢的淬透层深度和Ms点的影响，合理选用钢种。2简述常用的化学热处理（气体渗碳、气体渗氮、气体碳氮共渗和氮碳共渗）的工艺主要特点、热处理后的主要组织和性能及用途。答:1）气体渗碳：通常是将低碳或低碳合金钢工件置于温度为900950的热处理炉内并充入一定碳势的渗碳介质，保持一定时间后工件表层获得需要的碳浓度(0.81.1%)和渗层厚度。经热处理后最表层为细针马氏体+粒状碳化物+少量残余奥氏体，心部为低碳马氏体组织，使零件表面具有高的硬度和耐磨性，而心部具有一定的强度和较高的韧性。如汽车和拖拉机等动力机械的重要零件如齿轮、活塞销等得到广泛应用。2）气体渗氮：通常是将含有Al、Cr、Mo、V、Ti等的合金钢(如38CrMoAlA) 调质工件置于温度为500560的热处理炉内并充入一定量氨气，使其分解出的活性氮原子被工件吸收，保持一定时间后工件表层形成一定厚度的渗氮层。最表层为高硬度的铁的氮化合物Fe3N()+Fe4N()，耐磨性和耐腐蚀性好，心部为回火索氏体，具有良好的综合力学性能。如高速传动精密齿轮、高速柴油机曲轴、高精密机床主轴等。3） 气体碳氮共渗：通常是将低中碳合金钢工件置于温度为840860的热处理炉内并充入渗碳介质和氨气，保持一定时间后工件表层获得需要的碳浓度(0.80.95%)和较低氮浓度(0.250.4%)的渗层。经热处理后最表层组织为含氮高碳马氏体+粒状碳氮化合物+少量残余奥氏体，心部为低碳马氏体组织。与渗碳相比具有温度低、速度快、零件变形小；较好耐磨性、疲劳强度和抗压强度等优点。但气氛较难控制，并由于共渗温度较低渗层厚度受到限制。应用于低中碳合金钢制造的重、中负载齿轮。4） 气体氮碳共渗：通常是将钢件放置于温度为570左右（铁氮相图共析点以下）的热处理炉内并充入渗碳介质和氨气，保持一定时间后提高工件表层的碳浓度和较高的氮浓度的渗层，经热处理后最表为铁的碳氮化合物和扩散层为含氮铁素体的组织。该工艺渗速较快，表面硬度略低于渗氮，但抗疲劳性能好，主要用于要求耐磨、疲劳极限较高及变形小的零件和工模具。3已知GCr15钢精密轴承的加工工艺路线为：(p284)下料锻造超细化处理机加工淬火冷却处理稳定化处理其中热处理工艺包括：超细化处理工艺为：10502030min高温加热2503502h盐槽等温6907203h随炉冷至500出炉空冷。淬火：8358504560min在保护气氛下加热，150170的油中冷却510min再在3060油中冷却。冷处理：清洗后在-40-7011.5h深冷处理。稳定化处理：粗磨后进行140180412h：精磨后120160 624h。答：超细化处理工艺：加热至1050使碳化物全部均匀溶入奥氏体，然后在250350等温获得下贝氏体，再在690720等温使下贝氏体分解获得细粒状珠光体。有利于淬火后获得细小针状马氏体组织，并提高冲击韧性质、耐磨性和疲劳强度。淬火：获得细小针状马氏体组织。冷处理：使残余奥体继续转变为马氏体，可提高硬度，增加尺寸稳定性。稳定化处理：消除磨削应力，稳定尺寸。4举例说明合理的热处理工艺应视工件的使用特点而异。（热处理工艺学p8） 答：材料的性能不仅取决于其种类和成分，通过热处理和表面改性个改变材料内部的组织，将大幅度地改变材料的性能。（举例） 针对不同钢材（零件）性能的要求，选择最佳