钢热处理试题及答案

钢热处理试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.钢的热处理核心是通过控制（）改变内部组织以获得目标性能。A.加热速度B.冷却速度C.加热温度与冷却速度D.保温时间答案：C2.共析钢加热时，珠光体向奥氏体转变的起始温度是（）。A.Ac1B.Ac3C.AccmD.Ar1答案：A3.45钢（亚共析钢）完全退火的加热温度应选择（）。A.Ac1以下B.Ac1~Ac3之间C.Ac3以上3050℃D.Accm以上3050℃答案：C4.为获得高硬度和耐磨性，工具钢通常采用（）工艺。A.退火B.正火C.淬火+低温回火D.淬火+高温回火答案：C5.马氏体转变的主要特征是（）。A.扩散型转变B.无扩散切变方式C.缓慢冷却形成D.平衡组织答案：B6.下列冷却介质中，冷却能力最强的是（）。A.油B.水C.盐水D.空气答案：C7.钢的淬透性主要取决于（）。A.工件尺寸B.冷却介质C.碳含量及合金元素D.加热温度答案：C8.低温回火（150250℃）的主要目的是（）。A.消除内应力，保持高硬度B.提高塑性和韧性C.获得回火索氏体D.降低硬度便于加工答案：A9.表面淬火的主要目的是（）。A.提高心部硬度B.使表层获得高硬度、耐磨性，心部保持韧性C.消除表面氧化D.细化表层晶粒答案：B10.化学热处理与其他热处理的根本区别是（）。A.加热温度更高B.冷却速度更快C.表层成分改变D.组织转变不同答案：C11.过共析钢淬火加热温度应选择（）。A.Ac1以上3050℃B.Ac3以上3050℃C.Accm以上3050℃D.Ac1以下答案：A12.退火与正火的主要区别是（）。A.加热温度不同B.冷却速度不同C.保温时间不同D.组织转变机理不同答案：B13.钢的回火稳定性是指（）。A.回火后硬度保持能力B.回火时抵抗软化的能力C.回火温度范围D.回火组织稳定性答案：B14.感应加热表面淬火的深度主要取决于（）。A.加热时间B.电流频率C.冷却介质D.工件材料答案：B15.渗碳工艺常用于（）。A.高碳钢B.中碳钢C.低碳钢D.铸铁答案：C二、多项选择题（每题3分，共30分）1.影响奥氏体晶粒大小的因素包括（）。A.加热温度B.保温时间C.原始组织D.钢的成分答案：ABCD2.淬火后钢的性能特点有（）。A.高硬度B.高脆性C.高塑性D.内应力大答案：ABD3.完全退火适用于（）。A.亚共析钢B.过共析钢C.铸钢件D.锻钢件答案：ACD4.下列属于化学热处理的工艺有（）。A.渗碳B.渗氮C.表面淬火D.碳氮共渗答案：ABD5.回火索氏体与索氏体的区别在于（）。A.形成方式不同（回火vs正火/退火）B.碳化物形态（粒状vs片状）C.硬度更高D.韧性更差答案：AB6.导致淬火裂纹的可能原因有（）。A.冷却速度过快B.工件形状复杂（存在尖角）C.淬火前未消除内应力D.加热温度过高答案：ABCD7.正火的主要目的包括（）。A.细化晶粒B.消除网状渗碳体C.提高硬度便于切削D.作为最终热处理答案：ABD8.影响钢淬硬性的因素有（）。A.碳含量B.合金元素C.奥氏体化温度D.冷却速度答案：AC9.球化退火适用于（）。A.工具钢（如T10）B.高碳钢C.亚共析钢D.需改善切削性能的钢答案：ABD10.真空热处理的优点包括（）。A.防止氧化脱碳B.减少变形C.提高表面质量D.降低成本答案：ABC三、填空题（每题2分，共30分）1.钢的热处理三要素是加热温度、保温时间和（）。答案：冷却速度2.共析钢的Ac1温度约为（）℃。答案：7273.马氏体转变的开始温度称为（），符号为（）。答案：马氏体点；Ms4.完全退火的冷却方式是（）。答案：随炉缓慢冷却5.淬火后钢的组织主要是（），需通过（）消除内应力。答案：马氏体；回火6.表面淬火常用的加热方法有感应加热、火焰加热和（）。答案：激光加热7.渗碳工艺中，渗碳层由表及里依次为过共析层、共析层和（）。答案：亚共析层8.低温回火后的组织称为（），硬度约为（）HRC。答案：回火马氏体；58649.40Cr钢（合金结构钢）常用的最终热处理工艺是（）。答案：淬火+高温回火（调质处理）10.钢的临界冷却速度是指获得全部（）组织所需的最小冷却速度。答案：马氏体11.正火的冷却方式是（）。答案：空冷12.球化退火的加热温度为（）以上2030℃。答案：Ac113.渗氮工艺的主要优点是（）、变形小、耐磨性高。答案：表面硬度极高（或硬度保持性好）14.回火脆性分为（）和（）两类。答案：第一类（不可逆）；第二类（可逆）15.感应加热表面淬火时，高频电流适用于（）层深，工频电流适用于（）层深。答案：薄；厚四、简答题（共40分）（一）封闭型简答题（每题5分，共20分）1.简述完全退火的工艺步骤及适用范围。答案：步骤：将钢加热至Ac3以上3050℃（亚共析钢），保温足够时间使组织完全奥氏体化，随后随炉缓慢冷却至500℃以下出炉空冷。适用范围：主要用于亚共析钢的铸、锻、焊件，目的是消除内应力、细化晶粒、改善切削性能。2.说明淬火介质的选择原则。答案：①对于小尺寸高碳钢件，需快速冷却（如盐水）以避免珠光体转变；②对于合金钢或较大尺寸工件，可选用油冷以减少变形开裂；③对形状复杂件，可采用水油双介质淬火（先水后油）平衡冷却速度。3.列举三种常见的回火组织及其对应的回火温度范围。答案：①回火马氏体（150250℃）；②回火托氏体（350500℃）；③回火索氏体（500650℃）。4.简述渗碳后的常见热处理工艺及目的。答案：渗碳后需进行淬火+低温回火。淬火使表层高碳奥氏体转变为马氏体，获得高硬度；低温回火消除淬火应力，稳定组织，保持高耐磨性。（二）开放型简答题（每题10分，共20分）1.比较正火与退火的异同点（从工艺、组织、性能、应用四方面分析）。答案：相同点：均属于加热保温冷却的热处理工艺，目的包括消除内应力、改善组织性能。不同点：①工艺：正火冷却速度快（空冷），退火冷却速度慢（随炉冷或坑冷）；②组织：正火得到细片状珠光体（索氏体），退火得到粗片状珠光体（珠光体+铁素体/渗碳体）；③性能：正火后硬度、强度高于退火，塑性略低；④应用：正火用于改善低碳钢切削性能、作为最终热处理（如不重要零件）；退火用于高碳钢软化、精密零件预处理。2.某45钢轴类零件（φ50mm）淬火后发现表面硬度仅为45HRC（正常应为5560HRC），试分析可能原因及解决措施。答案：可能原因：①加热温度不足（未达到Ac3以上，奥氏体未充分形成）；②保温时间过短（碳未完全溶解，奥氏体碳含量低）；③冷却速度不足（未达到临界冷却速度，部分组织转变为珠光体/贝氏体）；④表面脱碳（加热时无保护气氛，表层碳含量降低，马氏体硬度下降）；⑤淬火介质选择不当（如水温过高，冷却能力下降）。解决措施：①调整加热温度至840860℃（Ac3=780℃，故+6080℃）；②延长保温时间（按11.5min/mm计算，φ50mm需5075min）；③改用盐水（10%NaCl溶液）或降低水温（<30℃）以提高冷却速度；④加热时采用保护气氛（如通入氮气）或装箱保护防止脱碳；⑤检查淬火介质是否污染（如油中含水降低冷却能力），必要时更换介质。五、应用题（共20分）1.计算与工艺设计（10分）：T12钢（过共析钢，Ac1=730℃，Accm=820℃）需进行球化退火，计算其加热温度并设计完整工艺步骤，说明各步骤目的。答案：加热温度：Ac1以上2030℃，即750760℃。工艺步骤：①加热：以100150℃/h速度升温至750760℃（避免升温过快导致热应力）；②保温：保温时间按11.5min/mm计算（如工件厚度20mm，保温2030min），确保原始网状渗碳体部分溶解，奥氏体中碳分布不均匀；③冷却：随炉缓冷至600℃以下（冷却速度≤20℃/h），使奥氏体在缓慢冷却中析出粒状渗碳体，形成球状珠光体；④出炉空冷：600℃以下出炉，防止长时间缓冷增加成本。目的：消除网状渗碳体，获得球状珠光体组织，降低硬度（从200250HB降至180220HB），改善切削加工性，并为后续淬火作组织准备（避免淬火时因网状渗碳体导致裂纹）。2.缺陷分析与改进（10分）：某工厂生产的20CrMnTi齿轮（渗碳淬火件）在使用中出现齿面脱落，经检测发现渗碳层深度仅0.3mm（技术要求0.81.2mm）。试分析可能的渗碳工艺问题，并提出改进措施。答案：可能的工艺问题：①渗碳温度过低（正常900950℃，温度低则碳原子扩散速度慢）；②渗碳时间不足（时间短导致碳原子未充分扩散至深层）；③渗碳气氛浓度不足（如煤油滴量少，炉内碳势低）；④工件装炉方式不当（堆叠过密影响气氛流通，表层碳吸收受阻）；⑤渗碳后冷却速度过快（未缓冷导致表层碳化物析出，阻碍后续扩散）。改进措施：①提高渗碳温度至920940℃（在钢的奥氏体化温度范围内，兼顾扩散速度与晶粒长大）；②延长渗碳时间（根据经验公式：层深δ≈√(Kt)，K为温度相关系数，9