2025年金属热处理工实操考试试题及答案

2025年金属热处理工实操考试试题及答案一、单项选择题（共15题，每题2分，共30分）1.以下哪种工艺属于表面热处理范畴？A.完全退火B.感应淬火C.球化退火D.等温正火答案：B2.45钢（含碳量0.45%）进行完全退火时，加热温度应控制在：A.Ac130℃B.Ac1+3050℃C.Ac330℃D.Ac3+3050℃答案：D（注：完全退火需加热至Ac3以上3050℃，使组织完全奥氏体化）3.箱式电阻炉的常用加热元件材料是：A.铜导线B.镍铬合金丝C.石墨棒D.钨丝答案：B4.测量淬火后高硬度工件（HRC5060）的硬度，最适宜的方法是：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：B5.盐浴炉加热的主要优点是：A.设备成本低B.加热速度快且氧化脱碳少C.适合大件加热D.温度控制精度低答案：B6.以下哪种冷却介质的淬火烈度最高？A.20℃清水B.10%NaCl水溶液C.矿物油D.聚合物水溶液答案：B（注：盐水的冷却速度高于清水，淬火烈度更大）7.40Cr钢（合金结构钢）的回火脆性敏感温度区间通常为：A.150200℃B.250400℃C.450600℃D.650700℃答案：B（注：第二类回火脆性发生在250400℃）8.气体渗碳工艺中，常用的渗碳剂是：A.氮气B.甲烷（CH4）C.二氧化碳（CO2）D.氢气（H2）答案：B9.工件淬火后出现“软点”，最可能的原因是：A.加热温度过高B.冷却时局部未淬透C.回火时间过长D.材料含碳量过低答案：B10.井式炉的主要特点是：A.适合长轴类工件垂直加热B.加热速度慢C.仅用于低温回火D.温度均匀性差答案：A11.球化退火主要用于以下哪种材料？A.低碳钢B.高碳钢（如T10）C.不锈钢D.铝合金答案：B（注：球化退火用于改善高碳钢的切削性能，使碳化物球化）12.真空热处理的主要优势是：A.成本低B.防止氧化脱碳且表面光亮C.适合大批量生产D.设备维护简单答案：B13.测量炉温均匀性时，通常需在有效加热区内布置至少几个测温点？A.3个B.5个C.7个D.9个答案：B（注：标准要求至少5点，四角及中心）14.以下哪种缺陷属于热处理常见表面缺陷？A.内部缩孔B.表面氧化皮过厚C.晶粒粗大D.成分偏析答案：B15.感应加热淬火时，频率越高：A.加热层越浅B.加热层越深C.加热速度越慢D.对工件形状要求越低答案：A（注：高频感应加热集肤效应显著，加热层薄）二、多项选择题（共10题，每题3分，共30分）1.影响淬火工件变形的主要因素包括：A.工件形状复杂度B.淬火冷却速度C.加热温度均匀性D.材料碳含量答案：ABCD2.退火的主要目的有：A.消除内应力B.细化晶粒C.降低硬度改善切削性能D.提高表面硬度答案：ABC3.盐浴炉使用时需注意的安全事项包括：A.工件需干燥防止盐液飞溅B.定期脱氧捞渣C.佩戴防烫手套D.盐浴成分无需检测答案：ABC4.以下属于表面热处理工艺的有：A.渗碳B.感应淬火C.调质处理D.氮化答案：ABD5.导致淬火裂纹的可能原因有：A.加热温度过高B.冷却速度过快C.工件存在原始缺陷（如气孔）D.回火及时答案：ABC6.箱式炉温度失控的可能原因包括：A.热电偶损坏B.温控仪表故障C.加热元件断路D.工件装炉量过少答案：ABC7.常用的热处理质量检测方法有：A.硬度测试B.金相组织观察C.尺寸测量D.化学成分分析答案：ABCD8.以下关于回火的说法正确的有：A.低温回火（150250℃）用于工具钢保持高硬度B.中温回火（350500℃）用于弹簧钢获得弹性C.高温回火（500650℃）用于结构钢获得综合性能D.回火温度越高，工件硬度一定越低答案：ABC（注：某些合金钢高温回火可能出现二次硬化，硬度回升）9.气体渗碳工艺中，需控制的关键参数有：A.渗碳温度B.渗碳时间C.炉内碳势D.工件装炉方式答案：ABCD10.热处理工艺卡应包含的信息有：A.工件材料B.加热温度及保温时间C.冷却介质及方式D.操作责任人答案：ABCD三、填空题（共10题，每空2分，共20分）1.常用的淬火介质中，水的淬火温度一般控制在____℃以下，以避免冷却能力下降。答案：302.箱式电阻炉的有效加热区温度均匀性通常要求在____℃以内（±值）。答案：±103.45钢（Ac1≈727℃，Ac3≈780℃）进行不完全退火时，加热温度应控制在____℃之间。答案：750770（Ac1与Ac3之间）4.感应淬火后通常需进行____处理，以消除内应力并稳定组织。答案：低温回火5.气体渗碳时，炉内碳势过高会导致工件表面出现____缺陷（碳化物堆积）。答案：网状碳化物6.测量高温炉温（如1000℃）时，常用的测温仪表是____。答案：铂铑铂热电偶7.高碳钢（如T12）球化退火后的理想组织是____。答案：球状珠光体8.淬火油的闪点应高于____℃，以确保使用安全。答案：150（注：常见淬火油闪点约180220℃）9.真空热处理炉的真空度通常控制在____Pa范围内（低真空）。答案：110010.工件在热处理前若存在严重氧化皮，可能导致淬火时出现____缺陷（局部冷却不均）。答案：软点四、简答题（共4题，每题5分，共20分）1.简述正火与退火的主要区别。答案：①加热温度：正火加热温度一般为Ac3或Accm+3050℃，退火为Ac1或Ac3+2030℃；②冷却方式：正火采用空冷，冷却速度较快；退火采用随炉冷却或缓慢冷却，速度更慢；③组织性能：正火后组织为细片状珠光体，硬度、强度高于退火；退火后组织为粗片状或球状珠光体，硬度更低，塑性更好；④应用场景：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.淬火后为什么需要及时回火？答案：①消除内应力：淬火时快速冷却会产生巨大内应力，易导致变形或开裂；②稳定组织：淬火马氏体为亚稳组织，回火可使其转变为更稳定的回火马氏体或回火索氏体；③调整性能：通过控制回火温度，可在硬度、强度、韧性间取得平衡（如低温回火保持高硬度，高温回火获得综合性能）；④防止时效开裂：某些钢种（如高碳钢）在室温下长期放置会因马氏体分解产生裂纹，及时回火可避免。3.如何检测箱式炉的温度均匀性？答案：①设备准备：使用经校准的多点测温系统（如温度巡检仪+铠装热电偶）；②布点方式：在有效加热区按“五点法”布置（中心1点，四角距炉壁100mm处各1点）；③测试步骤：将炉温升至工艺设定温度并保温30min后，记录各点温度值；④结果判定：计算各点与设定温度的偏差，最大偏差应≤±10℃（符合GB/T94522012要求）；⑤记录存档：保存测试数据及温度曲线作为设备校验依据。4.列举三种常见的热处理缺陷及对应的预防措施。答案：①淬火裂纹：原因包括加热温度过高、冷却速度过快、工件存在尖角；预防措施为控制加热温度（不超工艺上限）、采用分级淬火或等温淬火、设计工件时避免尖角。②软点：原因是冷却时局部未淬透（如工件表面有氧化皮或淬火介质中混入油污）；预防措施为淬火前清理工件表面、定期过滤淬火介质。③回火不足：原因是回火温度过低或时间过短，导致内应力未消除；预防措施为严格按工艺执行回火（如45钢回火温度500600℃，时间23h），并通过硬度检测验证。五、应用题（共4题，共50分）1.（12分）某工厂需对一批φ60mm×200mm的40Cr钢轴（要求硬度2832HRC，综合力学性能良好）进行热处理，试制定完整工艺方案（包括加热设备、温度、保温时间、冷却方式、回火工艺），并说明依据。答案：①材料分析：40Cr为合金结构钢，含Cr约1%，淬透性优于45钢，需调质处理（淬火+高温回火）以获得良好综合性能。②加热设备：选用箱式电阻炉（适合中小件，温度均匀性±10℃）。③淬火工艺：加热温度：Ac3+3050℃（40Cr的Ac3≈780℃，故取820850℃，实际生产中常用840℃）；保温时间：按经验公式计算，保温时间=加热系数×工件有效厚度。箱式炉加热系数取1.21.5min/mm，工件有效厚度为直径60mm，故保温时间=1.5×60=90min（考虑装炉量，实际取100min）；冷却方式：油冷（40Cr淬透性较好，油冷可避免水冷开裂，同时保证淬硬层深度）。④回火工艺：回火温度：目标硬度2832HRC，查40Cr回火温度与硬度关系表，对应回火温度约520550℃（实际生产中需通过试验确定，一般取540℃）；保温时间：回火保温时间需足够使组织转变完全，通常为23h（取2.5h）；冷却方式：空冷（避免第二类回火脆性，若需防止回火脆性可采用油冷）。2.（12分）某公司生产的20CrMnTi齿轮（渗碳淬火后）表面出现网状碳化物，硬度不均匀（部分区域HRC5862，部分HRC5055），分析可能原因及解决措施。答案：可能原因：①渗碳阶段碳势过高：炉内碳势超过奥氏体最大溶碳量（约1.2%），导致碳原子在晶界析出形成网状碳化物；②渗碳温度过高：高温下奥氏体晶粒粗大，晶界面积减少，碳化物更易沿晶界堆积；③扩散时间不足：渗碳后未进行足够时间的扩散，表面碳浓度梯度大，碳化物未充分溶解；④淬火冷却速度不足：表面高碳区未完全淬硬，导致部分区域硬度低（可能因淬火油温度过高或油量不足）。解决措施：①降低渗碳碳势：将碳势控制在0.81.0%（根据齿轮技术要求调整），避免过饱和；②优化渗碳温度：20CrMnTi渗碳温度通常为900930℃，过高易晶粒粗大，建议控制在920℃；③延长扩散时间：渗碳后增加3060min扩散期，使表面碳浓度均匀化（碳化物溶解）；④加强淬火冷却：检查淬火油温度（控制在6080℃），确保油循环正常（提高冷却速度），必要时采用分级淬火；⑤后续处理：对已出现网状碳化物的齿轮，可进行正火处理（加热至930950℃空冷），细化晶粒并消除网状碳化物，再重新渗碳淬火。3.（13分）计算一根φ80mm×300mm的45钢轴在箱式炉中加热至850℃的保温时间（要求写出计算过程），并说明影响保温时间的其他因素。（注：加热系数取1.5min/mm）答案：①保温时间计算：有效厚度取工件直径（80mm），加热系数1.5min/mm，保温时间=加热系数×有效厚度=1.5×80=120min（2小时）。②影响保温时间的其他因素：工件形状：复杂形状（如带孔、薄壁）需延长保温时间（热传导路径长）；装炉量：批量装炉时，工件间距小会影响热辐射，需增加保温时间；炉型及功率：井式炉垂直加热比箱式炉更均匀，保温时间可略短；材料导热性：45钢导热性优于高合金钢（如Cr12MoV），高合金钢需更长保温时间；初始温度：冷炉启动时（室温）比连续生产（炉温已预热）需更长加热时间。4.（13分）某热处理车间箱式炉温控仪表显示850℃，但实际炉温经检测仅820℃（偏差30℃），作为操作人员应如何排查并解决问题？答案：排查步骤及解决措施：①检查热电偶：确认热电偶插入深度（应≥150mm，或炉深的2/3），若过浅会导致测温不准；用标准热电偶对比测量（如将校验过的K型热电偶与原热电偶同时插入炉内），若标准偶显示820℃，原偶显示850℃，则原热电偶老化或损坏，需更换。②检查补偿导线：热电偶与仪表连接的补偿导线是否匹配（K型热电偶需配K型补偿导线）；检查导线是否断路或短路（用万用表测量电阻，正常应＜1Ω），若异常需更换导线。③校验温控仪表：使用信号发生器向仪表输入820℃对应的毫伏信号（K型热电偶820℃≈34.10mV），观察仪表显示是否为820℃；若显示85