2025年热处理工(高级)考试真题及答案

2025年热处理工(高级)考试练习题及答案一、单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.20CrMnTi钢经渗碳后空冷至室温，其渗层组织最可能出现的缺陷是（）A.马氏体+残余奥氏体B.屈氏体+网状碳化物C.贝氏体+铁素体D.珠光体+渗碳体答案：B解析：20CrMnTi渗碳后空冷冷速不足，Cr、Mn促进碳化物沿晶界呈网状析出，屈氏体为中等冷速产物，二者同时出现即“网状+屈氏体”缺陷。2.真空高压气淬炉常用冷却气体为99.995%氮气，其最大安全使用压力（绝对压力）不得超过（）A.0.6MPaB.1.0MPaC.1.6MPaD.2.5MPa答案：C解析：GB/T10067.4—2021规定，真空炉气淬用氮气绝对压力≤1.6MPa，超过此值易因绝热压缩升温引发油封老化及炉体应力超限。3.下列哪种探伤方法对热处理磨削裂纹最敏感（）A.超声纵波法B.磁粉探伤C.涡流探伤D.射线探伤答案：B解析：磨削裂纹开口极细，磁粉探伤可聚集磁粉于漏磁场处，形成可见磁痕，灵敏度远高于其他方法。4.在AISI4140钢调质工艺中，为获得25HRC±1HRC均匀硬度，回火温度应控制在（）A.540℃±5℃B.580℃±5℃C.620℃±5℃D.660℃±5℃答案：A解析：4140钢540℃回火后硬度约25HRC，温度每升高10℃硬度下降约0.8HRC，故±5℃波动即可满足±1HRC要求。5.离子渗氮时，为抑制“辉光集中”造成局部过热，最优先调节的参数是（）A.氨分解率B.气压C.电压D.占空比答案：B解析：气压↑→辉光厚度↑→电流密度↓→功率密度↓，可快速消除热点，优先调节气压最经济有效。6.大型锻件差温热处理时，表面与心部温差一般控制在（）A.50℃B.100℃C.150℃D.200℃答案：B解析：温差过大易引发热应力裂纹，100℃为经验安全值，兼顾淬透与防裂。7.下列哪项不是淬火油老化指标（）A.酸值B.残碳增量C.冷却速率常数D.闪点答案：D解析：闪点主要受轻质馏分影响，淬火油老化表现为酸值↑、残碳↑、冷却性能↓，闪点反而略升。8.在真空回火时，为防止CrNi不锈钢表面“茶色”污染，炉内氧分压应低于（）A.1×10⁻¹PaB.1×10⁻²PaC.1×10⁻³PaD.1×10⁻⁴Pa答案：C解析：Cr₂O₃生成临界氧分压约1×10⁻³Pa，低于此值可抑制氧化色。9.渗碳层有效硬化层深度（DC）测定常用载荷为（）A.0.3kgfB.1kgfC.3kgfD.10kgf答案：B解析：ISO18203规定，有效硬化层至550HV处，HV1（1kgf）为仲裁载荷，压痕小且代表性好。10.在感应淬火中，为消除软带，轴类零件最宜采用（）A.纵向扫描+旋转B.横向扫描+旋转C.整体同时加热D.斜向扫描答案：A解析：纵向扫描保证连续加热，旋转消除周向温差，二者结合可彻底消除软带。11.下列哪种组织最易在渗碳淬火后产生磨削裂纹（）A.隐晶马氏体B.针状马氏体C.板条马氏体D.残余奥氏体>25%答案：B解析：针状马氏体高硬度高脆性，磨削拉应力集中易引发微裂纹。12.气体渗碳碳势控制常用氧探头，其电动势与碳势关系遵循（）A.亨利定律B.能斯特方程C.菲克第二定律D.阿伦尼乌斯方程答案：B解析：氧探头输出电动势由O²⁻浓度差决定，符合能斯特方程：E=(RT/4F)ln(pO₂ref/pO₂gas)。13.在真空烧结+淬火一体化炉中，烧结后通入高纯氮气冷却，其换热系数主要取决于（）A.气体流速B.气体温度C.炉膛直径D.工件表面积答案：A解析：强制对流换热系数h∝v^0.8，流速为决定因素。14.下列哪项不是回火脆性敏感元素（）A.PB.SnC.MoD.Sb答案：C解析：Mo抑制回火脆性，其余为有害杂质。15.在QPQ处理中，“Q”代表（）A.QuenchingB.QuenchingPolishingC.QuenchPrecipitationD.QuenchQuench答案：A解析：QPQ=QuenchPolishQuench，首Q指盐浴淬火。16.铝合金T6处理中，固溶转移时间越短，则（）A.强度↑、韧性↓B.强度↓、韧性↑C.强度↑、韧性↑D.强度↓、韧性↓答案：A解析：转移时间短，减少空冷析出，时效强化相更细小，强度↑，但空位过饱和度高，韧性略降。17.在可控气氛多用炉中，CO₂红外仪校准时采用的标准气浓度为（）A.0.5%CO₂B.1.0%CO₂C.5.0%CO₂D.10%CO₂答案：B解析：1.0%CO₂为常用中间量程点，线性度最佳。18.下列哪种冷却介质对减小齿轮淬火变形最有效（）A.快速油B.等温淬火油C.水溶性聚合物PAGD.盐浴答案：C解析：PAG可通过浓度调节冷速，在Ms点附近实现“慢快慢”理想冷却，显著降低变形。19.在渗碳层中，碳浓度梯度越陡，则（）A.残余压应力↑B.残余拉应力↑C.表面硬度↓D.心部硬度↑答案：B解析：碳浓度梯度陡，冷却时比容差大，易在过渡区形成拉应力。20.下列哪项不是真空淬火油必要性能（）A.饱和蒸气压低B.光亮性好C.抗氧化性高D.导电率高答案：D解析：油导电率与淬火性能无关。21.在回火二次硬化峰附近，硬度提高主要源于（）A.渗碳体粗化B.M₂C型合金碳化物弥散析出C.残余奥氏体分解D.位错密度降低答案：B解析：Mo、V等形成M₂C，共格应变强化导致二次硬化。22.大型铸件焊补后应立即进行（）A.正火B.去应力退火C.调质D.深冷处理答案：B解析：焊补产生高残余应力，立即去应力退火可防冷裂。23.在离子氮化中，γ′相(Fe₄N)与ε相(Fe₂₃N)相比，前者（）A.硬度高、脆性大B.硬度低、韧性好C.耐蚀性差D.扩散速度快答案：B解析：γ′为面心立方，氮含量低，硬度低但韧性好。24.下列哪种测试方法可快速评价渗碳层“内氧化”程度（）A.金相法+ImageJB.CHD法C.剥层化学分析D.电阻法答案：A解析：金相抛光后用ImageJ测量灰度，可半定量内氧化深度，30min出结果。25.在真空热处理中，为减少Mn蒸发烧损，炉压应高于（）A.5×10⁻²PaB.5×10⁻¹PaC.5PaD.50Pa答案：C解析：Mn蒸气压高，炉压>5Pa可显著抑制挥发。26.下列哪项不是感应淬火开裂敏感因子（）A.加热比功率B.频率C.线圈与工件间隙D.室温湿度答案：D解析：湿度对开裂无直接影响。27.在渗碳淬火件中，喷丸强化后残余压应力峰值一般位于（）A.表面B.0.02mm次表面C.0.05mm次表面D.0.10mm次表面答案：C解析：0.05mm处塑性变形量最大，残余压应力峰值约800MPa。28.下列哪种冷却曲线测定标准使用φ12.5mmInconel600探棒（）A.ISO9950B.ASTMD6200C.JISK2242D.GB/T30823答案：B解析：ASTMD6200规定探棒尺寸φ12.5×60mm，Inconel600材质。29.在铝合金时效炉中，炉温均匀性测试周期为（）A.每周B.每月C.每季度D.每半年答案：C解析：AMS2750规定Ⅲ类炉季度测试。30.下列哪项不是热处理工艺仿真软件Simufact.welding主要模块（）A.相变动力学B.电磁热耦合C.变形预测D.渗碳扩散答案：D解析：Simufact.welding侧重焊接与感应加热，无渗碳扩散模块。二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）31.下列哪些措施可降低渗碳层内氧化（）A.提高炉气露点B.降低Si含量C.添加稀土D.提高淬火冷速E.采用低压渗碳答案：B、C、E解析：Si、Mn促进内氧化，稀土细化晶界氧化物，低压渗碳氧分压低，均可抑制；高露点反而增氧。32.关于马氏体不锈钢淬火后回火，下列说法正确的是（）A.回火温度>500℃时耐蚀性急剧下降B.回火温度<350℃无二次硬化C.回火两次可提高韧性D.回火冷却需快冷防脆E.回火时间按1h/25mm计答案：A、C、E解析：>500℃析出Cr₂₃C₆致贫Cr，耐蚀性降；两次回火可充分转变残余奥氏体；时间经验公式正确。33.下列哪些属于热处理设备CQI9审核的“高风险”项（）A.炉温均匀性超±10℃B.氧探头未周校C.淬火油水含量>0.5%D.硬度计未日校E.工艺记录缺失签名答案：A、B、C解析：CQI9规定上述三项直接判高风险，硬度计月校即可，记录签名为一般项。34.下列哪些因素会增大齿轮淬火变形（）A.钢材淬透性带变宽B.预加热温度不均C.渗碳层深过深D.回火温度过低E.装料方式不对称答案：A、B、C、E解析：回火温度低与变形无直接关系，其余均增大组织应力或热应力。35.关于QPQ盐浴成分，下列说法正确的是（）A.渗氮盐CNO⁻含量通常3238%B.氧化盐NaOH含量>60%C.渗氮温度一般565℃D.氧化温度一般400℃E.渗氮盐S²⁻需<10ppm答案：A、C、E解析：氧化盐为NaNO₂/NaNO₃体系，NaOH<20%；氧化温度380℃；CNO⁻及S²⁻指标正确。36.下列哪些属于感应淬火线圈设计要点（）A.线圈高度>零件长度10%B.耦合间隙25mmC.汇流板厚度≥3mmD.采用紫铜T2E.线圈内壁喷Al₂O₃绝缘答案：B、C、D解析：线圈高度应等于零件，喷绝缘降低效率，T2铜导电高，汇流板厚度防烧蚀。37.下列哪些属于铝合金固溶处理“转移时间”控制手段（）A.自动升降机构B.红外门帘C.水淬槽移近炉口D.降低固溶温度E.增加装料密度答案：A、B、C解析：降低温度与转移时间无关，增加密度延长转移，自动机构与门帘、水槽布置可缩短。38.下列哪些缺陷可通过磁粉探伤检出（）A.淬火裂纹B.磨削裂纹C.锻造折叠D.疏松E.白点答案：A、B、C、E解析：疏松为体积型缺陷，漏磁场弱，不易检出。39.下列哪些属于真空烧结硬化一体炉关键监控参数（）A.炉膛压力B.热电偶漂移C.冷却风机电流D.氢露点E.石墨舟重量答案：A、B、C解析：一体炉无氢，石墨舟重量不监控。40.下列哪些属于热处理工艺仿真边界条件（）A.换热系数B.相变潜热C.材料泊松比D.炉气碳势E.感应电源频率答案：A、B、C、E解析：炉气碳势为化学边界，非热力边界。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）41.渗碳层中残余奥氏体越多，接触疲劳寿命一定越高。（）答案：×解析：适量残余奥氏体可松弛应力，但>30%将降低硬度及寿命。42.真空淬火油要求饱和蒸气压<1×10⁻³Pa，以防挥发污染炉膛。（）答案：√43.铝合金T4态指固溶+自然时效，硬度随时效时间单调上升。（）答案：×解析：自然时效初期硬度上升，后期趋于稳定。44.在CQI9中，热电偶校准周期为3个月，但超过500℃使用需每月校准。（）答案：×解析：>500℃每季度校准即可，仅SAT需每月。45.感应淬火频率越高，淬硬层越浅，但加热效率越高。（）答案：×解析：频率高集肤效应强，层浅，但电阻损耗大，效率反而下降。46.离子氮化白亮层厚度一般控制在58μm，可显著提高耐蚀性。（）答案：√47.在真空回火时，充氮冷却阶段采用风机循环可缩短50%冷却时间。（）答案：√48.马氏体不锈钢淬火后必须立即回火，室温停留>4h将产生裂纹。（）答案：√49.热处理工艺仿真中，相变塑性对变形预测影响可忽略。（）答案：×解析：相变塑性对长轴件变形贡献可达30%以上。50.低压渗碳碳势控制采用“脉冲扩散”模型，可省去氧探头。（）答案：√四、简答题（每题8分，共40分）51.简述大型风电齿轮圈（φ2500mm，模数18）渗碳淬火后齿顶圆超差>0.8mm的系统性纠正措施。答案：1)材料：收窄淬透性带至≤6HRC，选用J9=3642HRC；2)预处理：增加正火+高温回火，均匀组织；3)渗碳：降低强渗碳势至1.05%，层深控制在2.02.2mm；4)淬火：采用模压淬火机床，油槽温度提高至120℃，压力0.4MPa，脉动喷油；5)装夹：设计薄壁膨胀芯轴，保证圆度约束；6)回火：180℃×16h去应力；7)后工序：精滚齿后低温时效120℃×8h；8)检测：每炉抽检三坐标，建立变形数据库，闭环优化。解析：系统性纠正需从材料、工艺、装备、检测全流程入手，模压淬火为关键硬件，数据闭环保证持续改进。52.说明QPQ处理中“氧化盐浴发黑”对渗氮层耐蚀性的作用机理。答案：氧化盐浴（380℃，NaNO₂为主）使最表层23μm生成致密Fe₃O₄膜，其电极电位较正，阻断Cl⁻侵蚀通道；同时氧化封闭渗氮层微孔，降低孔隙率至<1%；氧化后表面粗糙度降低，Ra由0.8μm降至0.3μm，减少点蚀萌生；氧化膜与渗氮层形成电位梯度，牺牲保护效应减弱，综合耐蚀性提高58倍。解析：氧化膜+封闭+粗糙度降低三重作用，实现耐蚀跃升。53.列举并解释真空高压气淬炉“冷速不足”三种常见故障及排除方法。答案：1)风机叶轮磨损，转速下降>5%：更换叶轮，做动平衡G2.5；2)换热器翅片积碳，热阻增加：拆下用碱洗+高压水冲洗，恢复K值；3)炉膛密封圈老化，漏气率>10Pa·L/s：更换Viton圈，重新打胶，保压检漏<5×10⁻³Pa·L/s。解析：冷速不足多因设备老化，需量化诊断，针对性维护。54.给出18CrNiMo76钢齿轮感应淬火出现“软带”的数值模拟边界条件设置要点。答案：1)电磁场：频率4kHz，电流密度J=3×10⁸A/m²，线圈耦合间隙3mm，材料BH曲线采用实测；2)温度场：换热系数h=1000W/(m²·K)（喷水），相变潜热L=270kJ/kg；3)相变：采用JMatPro计算CCT，Ms=305℃，相变塑性β=5×10⁻⁵MPa⁻¹；4)运动：工件转速60r/min，扫描速度1mm/s；5)网格：集肤层内0.1mm六面体，共形网格，时间步长0.01s；6)边界：齿根强制对流h=2000W/(m²·K)，模拟喷水实际。解析：精确设置电磁热相变运动耦合，可预测软带位置，指导线圈高度与重叠量。55.阐述铝合金固溶处理“转移时间”对力学性能影响的定量关系，并给出生产控制公式。答案：实验表明，转移时间t每延长1s，强度下降约0.5MPa，关系式：ΔRm=0.5t（MPa），延伸率ΔA=0.02t（%）。控制公式：t_max=(Rm_targetRm_min)/0.5，如要求Rm≥310MPa，Rm_min=305MPa，则t_max=10s。生产采用自动升降+红外门帘，实测转移时间79s，满足要求。解析：定量关系基于7050合金φ50mm棒料，水淬，数据经回归分析，R²=0.92，可信度高。五、综合计算题（共30分）56.