2025年热处理工试题及答案

2025年热处理工试题及答案一、单项选择题（每题2分，共40分）1.亚共析钢完全奥氏体化的温度应高于（）A.Ac1B.Ac3C.AccmD.Ar1答案：B2.以下哪种淬火介质在650-550℃区间的冷却速度最快？（）A.水（20℃）B.油（60℃）C.5%NaCl水溶液（20℃）D.聚乙烯醇水溶液（5%浓度）答案：C3.45钢经840℃加热油淬后，其组织主要为（）A.马氏体+残余奥氏体B.马氏体+铁素体C.贝氏体+马氏体D.珠光体+马氏体答案：A4.为消除T12钢球化退火前的网状碳化物，应采用（）A.完全退火B.球化退火C.正火D.等温退火答案：C5.真空热处理的主要优点不包括（）A.防止氧化脱碳B.提高表面硬度C.减少变形D.改善表面清洁度答案：B6.40Cr钢经调质处理后，其组织应为（）A.回火马氏体B.回火屈氏体C.回火索氏体D.回火贝氏体答案：C7.感应加热表面淬火时，电流频率越高，淬硬层深度（）A.越深B.越浅C.不变D.先深后浅答案：B8.以下哪种材料最适合采用等温淬火工艺？（）A.20钢B.T8钢C.65MnD.38CrMoAl答案：C9.测定淬火钢件表层硬度时，优先选用的硬度试验方法是（）A.布氏硬度（HBW）B.洛氏硬度（HRC）C.维氏硬度（HV）D.肖氏硬度（HS）答案：C10.渗碳工艺中，强渗阶段的主要目的是（）A.控制表层碳浓度梯度B.快速提高表层含碳量C.减少渗碳时间D.降低设备能耗答案：B11.1Cr18Ni9Ti不锈钢固溶处理的目的是（）A.提高硬度B.消除晶间腐蚀倾向C.增加耐磨性D.细化晶粒答案：B12.灰铸铁高频感应淬火后，表层组织主要为（）A.马氏体+残余奥氏体B.马氏体+石墨C.贝氏体+石墨D.珠光体+石墨答案：B13.铝合金时效处理的最佳温度范围是（）A.50-100℃B.100-200℃C.200-300℃D.300-400℃答案：B14.以下哪种缺陷属于热处理常见的组织缺陷？（）A.氧化皮过厚B.淬火软点C.尺寸超差D.表面划伤答案：B15.计算工件加热时间时，有效厚度的确定原则是（）A.取工件最大截面尺寸B.取工件最小截面尺寸C.对圆柱体取直径，长方体取截面短边D.对复杂形状取等效圆直径答案：D16.气体渗氮时，炉内氨分解率过高会导致（）A.渗层过深B.表面出现ε相C.渗层硬度降低D.渗氮时间缩短答案：C17.为减少高碳工具钢淬火变形，应采用（）A.单介质淬火B.双介质淬火C.分级淬火D.等温淬火答案：C18.球墨铸铁等温淬火（贝氏体化处理）后，其力学性能特点是（）A.高硬度、低韧性B.高强度、高韧性C.低硬度、高塑性D.中等强度、低耐磨性答案：B19.真空回火与普通回火相比，主要优势是（）A.提高回火稳定性B.减少氧化脱碳C.缩短回火时间D.降低回火温度答案：B20.以下哪种工艺属于化学热处理？（）A.感应淬火B.火焰淬火C.渗硼D.调质处理答案：C二、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）1.钢的奥氏体晶粒越细小，淬火后马氏体组织也越细小。（）答案：√2.退火的主要目的是提高材料硬度和耐磨性。（）答案：×3.40Cr钢淬火后必须及时回火，防止产生淬火裂纹。（）答案：√4.气体渗碳时，炉内碳势越高，渗碳速度越快，因此应尽可能提高碳势。（）答案：×5.铝合金自然时效的强化效果比人工时效更显著。（）答案：×6.感应加热表面淬火时，工件表层加热速度越快，奥氏体晶粒越细小。（）答案：√7.高合金钢由于导热性差，淬火加热时需采用阶梯式升温。（）答案：√8.回火索氏体的硬度高于回火屈氏体。（）答案：×9.真空热处理可以实现无氧化脱碳，但无法进行渗碳等化学热处理。（）答案：×10.灰铸铁淬火后需进行低温回火，以消除内应力并保持高硬度。（）答案：√三、简答题（每题6分，共30分）1.简述正火与退火的主要区别。答案：①冷却速度不同：正火采用空冷，冷却速度较快；退火采用随炉冷、坑冷或炉冷，冷却速度较慢。②组织不同：正火得到细片状珠光体，退火得到粗片状或球状珠光体。③性能不同：正火后材料强度、硬度高于退火。④应用不同：正火多用于改善低碳钢切削性能或作为最终热处理；退火多用于高碳钢软化或消除内应力。2.分析淬火钢件出现软点的可能原因。答案：①加热不均匀，局部未达到奥氏体化温度；②淬火介质中存在杂质（如水垢、油泥），导致局部冷却速度不足；③工件表面有氧化皮或脱碳层，影响淬火效果；④淬火介质温度过高，冷却能力下降；⑤工件装炉方式不当，局部冷却受阻（如堆叠导致介质流动不畅）。3.说明回火脆性的类型及预防措施。答案：类型：①第一类回火脆性（不可逆回火脆性）：发生在250-400℃，主要由杂质元素（如P、Sb、Sn）在奥氏体晶界偏聚引起；②第二类回火脆性（可逆回火脆性）：发生在450-650℃，与杂质元素和合金元素（如Cr、Mn）的晶界偏聚有关。预防措施：①避开脆化温度区间回火；②加入Mo、W等元素抑制杂质偏聚；③对第二类回火脆性，可采用快冷（如水冷）或降低钢中杂质含量。4.简述气体渗碳工艺的主要控制参数及其作用。答案：①温度（900-950℃）：影响碳原子扩散速度，温度越高，渗速越快但晶粒易粗化；②时间：决定渗层深度，时间越长，渗层越深；③碳势（0.8-1.2%C）：控制表层碳浓度，强渗阶段碳势较高（1.0-1.2%C）以快速增碳，扩散阶段碳势较低（0.8-1.0%C）以均匀浓度梯度；④炉内气氛（甲烷、丙烷等渗碳剂与稀释气比例）：维持炉压稳定，防止氧化脱碳。5.分析铝合金时效强化的基本原理。答案：铝合金（如Al-Cu系）经固溶处理后形成过饱和固溶体，随后在时效过程中，溶质原子（如Cu）从基体中析出，形成细小弥散的第二相粒子（如θ''、θ'相）。这些粒子与位错相互作用，阻碍位错运动，从而提高材料强度。时效温度和时间决定析出相的尺寸和分布：欠时效时析出相过少，强化不足；过时效时析出相粗化，强化效果下降；峰时效时析出相尺寸适中，强化效果最佳。四、计算题（每题8分，共16分）1.某45钢轴类工件，直径Φ80mm，长度1200mm，采用箱式炉加热淬火，加热系数取1.2min/mm（有效厚度按直径计算），试计算其加热时间（含均温时间，均温时间为加热时间的20%）。解：有效厚度D=80mm加热时间（升温阶段）=D×加热系数=80×1.2=96min均温时间=96×20%=19.2min总加热时间=96+19.2=115.2min≈115min答案：总加热时间约为115分钟。2.某T10钢试样经820℃加热水淬后，测得表面硬度为58HRC，心部硬度为45HRC。已知该试样直径Φ30mm，水的临界淬火直径为Φ25mm（T10钢），试分析心部硬度偏低的原因。解：T10钢为过共析钢，临界淬火直径（D0）是指工件能被完全淬透的最大直径。当工件直径＞D0时，心部无法获得全部马氏体组织。本题中，试样直径Φ30mm＞水的临界淬火直径Φ25mm，因此心部冷却速度低于临界冷却速度（Vk），导致心部未完全奥氏体化或冷却时发生珠光体/贝氏体转变，形成托氏体、索氏体等混合组织，硬度降低。此外，T10钢含碳量高（约1.0%C），心部未淬透时可能残留未溶碳化物，也会影响硬度均匀性。答案：心部硬度偏低的主要原因是工件直径超过水的临界淬火直径，心部冷却速度不足，未形成全部马氏体组织。五、综合分析题（每题12分，共24分）1.某厂生产的20CrMnTi齿轮经渗碳淬火后，发现齿面硬度不均匀（局部区域硬度＜58HRC），同时渗层深度偏差达0.3mm（工艺要求0.8-1.2mm）。试分析可能的原因及解决措施。答案：可能原因：（1）硬度不均匀：①渗碳前表面存在氧化皮或油污，阻碍碳原子渗入；②渗碳时炉内气氛不均匀（如风扇故障导致气流不畅），局部碳势不足；③淬火时冷却介质温度过高或搅拌不充分，局部冷却速度不足，形成非马氏体组织；④渗碳后空冷时间过长，表层发生二次氧化或脱碳。（2）渗层深度偏差大：①渗碳温度波动（如炉温控制系统故障），影响碳原子扩散速度；②渗碳时间控制不准确（如计时器误差或工艺执行偏差）；③渗碳剂流量不稳定（如流量计故障或滴注泵堵塞），导致有效渗碳时间减少；④工件装炉方式不当（如堆叠过密），阻碍气氛与工件表面接触，局部渗层偏浅。解决措施：（1）针对硬度不均匀：①渗碳前严格清洗工件表面，去除氧化皮和油污；②检查炉内风扇运行状态，确保气氛均匀；③控制淬火介质温度（水基介质20-30℃，油基介质60-80℃），加强搅拌；④渗碳后快速转移至淬火炉，避免长时间空冷。（2）针对渗层偏差：①校准炉温控制系统，确保温度波动≤±5℃；②采用自动计时装置，严格执行渗碳时间（强渗+扩散阶段）；③定期维护渗碳剂供给系统（如清理滴注管、校准流量计），保证流量稳定；④优化装炉方式（工件间距≥30mm），确保气氛均匀接触表面；⑤增加工艺验证，每炉抽检2-3件测量渗层深度，及时调整工艺参数。2.某35CrMo钢轴类零件（直径Φ150mm）经调质处理后，发现心部硬度仅为22HRC（工艺要求25-30HRC），而表层硬度为28HRC。结合材料特性和热处理工艺，分析可能的原因及改进方案。答案：35CrMo钢为中碳合金结构钢，调质处理（淬火+高温回火）后应获得均匀的回火索氏体组织，心部与表层硬度差异应≤3HRC。本题中心部硬度偏低，可能原因及改进方案如下：可能原因：（1）淬火未淬透：35CrMo钢的临界淬火直径（D0）取决于淬火介质。水淬时D0约Φ60-80mm，油淬时D0约Φ40-60mm。工件直径Φ150mm远大于D0，心部冷却速度低于临界冷却速度（Vk），导致心部未形成马氏体，淬火组织为珠光体+铁素体+马氏体混合组织，高温回火后硬度偏低。（2）加热不足：工件直径大，加热时间过短，心部未达到奥氏体化温度（Ac3+30-50℃），残留未溶铁素体，淬火后心部组织含较多铁素体，回火后硬度低。（3）回火温度过高或时间过长：表层与心部冷却速度不同，心部淬火组织中马氏体含量少，回火时软化更明显。若回火温度偏高（如超过650℃）或时间过长，心部硬度进一步下降。改进方案：（1）调整淬火工艺：采用水-油双介质淬火（先水淬至Ms点附近，再油冷），提高心部冷却速度；或改用冷却能力更强的淬火介质（如PAG水溶液），增大D0。（2）延长加热时间：根据工件有效