2025年金属热处理考试试题及答案

2025年金属热处理考试试题及答案1.单项选择题（每题1分，共20分）1.145钢淬火后获得马氏体组织，其硬度主要取决于A.奥氏体晶粒度 B.马氏体含碳量 C.冷却速度 D.回火温度答案：B1.2下列合金元素中，显著提高钢回火抗力的是A.Ni B.Cr C.Mn D.Si答案：B1.3渗碳层出现网状碳化物，最有效的消除工艺是A.一次淬火+低温回火 B.正火+高温回火 C.二次淬火+低温回火 D.等温退火答案：C1.4铝合金T6处理中“T6”指A.固溶+自然时效 B.固溶+人工时效 C.退火+冷变形 D.人工时效+冷变形答案：B1.5感应淬火淬硬层深度主要受A.电流频率 B.比功率 C.材料原始组织 D.冷却介质压力答案：A1.6下列冷却介质中，淬火烈度H值最大的是A.20℃自来水 B.60℃快速淬火油 C.20℃10%NaCl水溶液 D.80℃矿物油答案：C1.7球化退火主要适用于A.低碳钢 B.高碳工具钢 C.奥氏体不锈钢 D.超硬铝答案：B1.8真空淬火最突出的优点是A.成本低 B.无氧化脱碳 C.淬硬层深 D.可局部加热答案：B1.9钢的回火脆性温度区间是A.150–250℃ B.250–400℃ C.450–650℃ D.650–750℃答案：B1.10下列检测方法中，可直接评定渗层有效硬化层深度的是A.洛氏硬度HRC B.维氏硬度HV1 C.布氏硬度HBW D.肖氏硬度HS答案：B1.11高速钢W18Cr4V淬火后三次560℃回火的主要目的是A.降低硬度 B.消除应力 C.二次硬化 D.细化晶粒答案：C1.12双相钢组织中软相为A.马氏体 B.贝氏体 C.铁素体 D.残余奥氏体答案：C1.13下列工艺中，属于化学热处理的是A.碳氮共渗 B.等温淬火 C.形变热处理 D.亚温淬火答案：A1.14钛合金α+β型最典型牌号是A.TA1 B.TC4 C.TB2 D.TA7答案：B1.15淬火变形超差，优先采用A.热校直 B.冷敲校直 C.加压回火 D.退火后重新淬火答案：C1.16渗氮层硬度高于渗碳层的主要原因是A.氮原子半径大 B.形成氮化物 C.晶格畸变小 D.冷却速度快答案：B1.17下列缺陷中，与淬火冷却过快无关的是A.软点 B.裂纹 C.变形 D.残余奥氏体增多答案：D1.18评定钢材淬透性最常用的试验是A.夏比冲击 B.端淬试验 C.拉伸试验 D.扭转试验答案：B1.19奥氏体不锈钢固溶处理温度一般选A.450–550℃ B.650–750℃ C.950–1050℃ D.1150–1250℃答案：C1.20下列关于贝氏体的描述，正确的是A.硬度高于马氏体 B.形成于高温区 C.综合性能优良 D.必须用等温淬火获得答案：C2.多项选择题（每题2分，共20分；多选少选均不得分）2.1影响渗碳层深度的因素有A.渗碳温度 B.渗碳时间 C.炉气碳势 D.钢原始含碳量 E.渗后冷却方式答案：ABC2.2属于表面淬火工艺的有A.火焰淬火 B.感应淬火 C.激光淬火 D.电子束淬火 E.渗硼答案：ABCD2.3二次硬化钢具备A.高回火稳定性 B.高红硬性 C.高淬透性 D.高韧性 E.高导热性答案：ABC2.4铝合金时效强化过程包括A.溶质原子偏聚 B.GP区形成 C.过渡相析出 D.平衡相长大 E.再结晶答案：ABCD2.5可逆回火脆性的特点有A.出现在450–650℃ B.与杂质元素有关 C.可经再次回火消除 D.冲击韧性下降 E.硬度升高答案：ABCD2.6控制淬火变形措施有A.合理装夹 B.选用分级淬火 C.增加比功率 D.预冷淬火 E.采用压床淬火答案：ABDE2.7影响Ms点的因素A.碳含量升高Ms降低 B.Ni含量升高Ms升高 C.冷却速度加快Ms降低 D.应力状态影响 E.晶粒细化Ms升高答案：AD2.8化学热处理加速方法A.稀土催渗 B.真空高压渗碳 C.离子轰击 D.流态床渗氮 E.激光辅助渗硼答案：ABCDE2.9属于低温化学热处理的有A.离子渗氮 B.气体氮碳共渗 C.盐浴硫氮共渗 D.硼砂熔盐渗金属 E.等离子渗碳答案：ABC2.10评定热处理缺陷的无损检测手段A.磁粉检测 B.超声检测 C.涡流检测 D.射线检测 E.金相检验答案：ABCD3.填空题（每空1分，共30分）3.1钢淬火临界冷却速度Vk与__________（填“C曲线”）的__________（填“鼻部”）相切。答案：C曲线；鼻部3.2渗碳层有效硬化层深度指从表面到__________（填“550HV”）处的垂直距离。答案：550HV3.3铝合金固溶处理转移时间越短，可获得越__________（填“高”）的过饱和度。答案：高3.4感应淬火频率f与淬硬层δ经验关系δ≈__________（填“500/√f”）mm，其中f单位kHz。答案：500/√f3.5高速钢回火后硬度升高现象称为__________（填“二次硬化”）。答案：二次硬化3.6钛合金α相为__________（填“hcp”）结构，β相为__________（填“bcc”）结构。答案：hcp；bcc3.7球化退火后珠光体中渗碳体呈__________（填“球状”）分布。答案：球状3.8真空淬火油需具备低的__________（填“饱和蒸气压”）。答案：饱和蒸气压3.9钢的回火温度越高，其冲击韧性一般越__________（填“高”）。答案：高3.10渗氮白亮层相结构主要为__________（填“Fe23N”）。答案：Fe23N3.11形变热处理将__________（填“塑性变形”）与__________（填“热处理”）结合。答案：塑性变形；热处理3.12评定淬透性用__________（填“Jominy”）端淬试样长度__________（填“100”）mm。答案：Jominy；1003.13双液淬火先__________（填“水”）后__________（填“油”）。答案：水；油3.14铝合金过时效组织出现__________（填“平衡相”）粗化。答案：平衡相3.15钢中__________（填“Si”）元素提高回火抗力但促进__________（填“石墨化”）。答案：Si；石墨化3.16渗碳层碳浓度梯度越陡，弯曲疲劳强度越__________（填“低”）。答案：低3.17激光淬火冷却方式主要为__________（填“自冷”）。答案：自冷3.18残余奥氏体可通过__________（填“深冷”）处理减少。答案：深冷3.19钢的正火空冷速度比退火__________（填“快”）。答案：快3.20等温淬火获得__________（填“贝氏体”）组织。答案：贝氏体3.21渗硼层硬度可达__________（填“1800–2000HV”）。答案：1800–2000HV3.22奥氏体不锈钢敏化温度区间为__________（填“450–850℃”）。答案：450–850℃3.23钢淬火后回火第一阶段发生__________（填“马氏体分解”）。答案：马氏体分解3.24高速钢淬火加热需__________（填“分级”）或__________（填“等温”）预热。答案：分级；等温3.25评定铝合金晶间腐蚀用__________（填“NACL+H2O2”）溶液。答案：NACL+H2O23.26钢的脱碳层测定按GB/T__________（填“224”）标准。答案：2243.27钛合金固溶处理快冷抑制__________（填“ω相”）析出。答案：ω相3.28形变诱发马氏体需在__________（填“Ms–Md”）温度区间变形。答案：Ms–Md3.29渗碳层出现__________（填“网状”）碳化物需正火消除。答案：网状3.30钢的回火脆性元素除P外还有__________（填“Sn、Sb、As”）。答案：Sn、Sb、As4.简答题（共40分）4.1封闭型（6分）写出40Cr钢调质处理完整工艺路线并给出回火后金相组织。答案：850℃油淬→520℃回火水冷；组织：回火索氏体+少量铁素体。4.2开放型（8分）分析大型齿轮渗碳淬火后齿面出现非马氏体组织的原因并提出两条改进措施。答案：原因：炉气氧势高导致内氧化→合金元素贫化→淬透性下降；渗后冷却慢或淬火冷却不足。措施：1.渗碳后期通入适量NH3还原内氧化；2.采用高压气淬或强烈搅拌淬火油提高冷速。4.3封闭型（6分）说明铝合金T73与T6相比牺牲强度换取的性能并写出T73关键参数。答案：T73提高抗应力腐蚀性能；固溶后双级时效：110℃6h+170℃24h。4.4开放型（8分）某汽车转向节选用42CrMo，要求整体抗拉≥900MPa、冲击≥60J，给出两种可行热处理方案并对比优缺点。答案：方案A：调质850℃油淬+580℃回火；性能满足，成本低，但淬透层有限。方案B：整体淬火+中温回火+表面感应淬火；心部韧性好，表面耐磨，但工艺复杂、变形控制难。4.5封闭型（6分）写出评定钢淬透性Jominy试验步骤（五步）。答案：1.加热至Ac3+30℃保温30min；2.迅速移至端淬机垂直喷水冷却；3.沿轴线磨平平面；4.每隔1.5mm测HRC；5.绘制硬度–距离曲线。4.6开放型（6分）解释高速钢淬火后需三次回火的机理。答案：第一次回火降低残余奥氏体至<10%，析出M2C碳化物；第二次回火残余奥氏体继续转变，二次硬化峰值；第三次回火消除新生马氏体应力，硬度均匀，尺寸稳定。5.应用题（共90分）5.1计算题（20分）某20CrMnTi齿轮模数4mm，要求渗层深度1.2mm，在930℃固体渗碳，已知扩散系数D=0.42exp(–174000/RT)mm²/s，求保温时间。答案：由Fick第二定律简式δ=K√t，K=2√D，T=1203K，D=0.42exp(–174000/8.314/1203)=0.013mm²/s，K=0.228mm/√h；t=(1.2/0.228)²=27.6h≈28h。5.2分析题（25分）某厂对38CrMoAl镗杆进行气体渗氮，工艺530℃×30h，氨分解率45%，出炉发现硬度梯度平缓且白亮层过厚（25μm），脆性大。分析原因并给出优化工艺。答案：原因：分解率过低→炉气氮势高→富氮层增厚；温度偏高→扩散快但化合物层厚。优化：1.分解率提至65–75%；2.采用两段渗氮：第一段520℃×10h，氨分解率55%获高硬度；第二段560℃×20h，分解率75%降低氮势减小白亮层至8μm；3.渗后炉冷至200℃再空冷减少残余应力。5.3综合设计题（30分）设计φ80mm的AISI4140（相当于42CrMo）液压缸活塞杆，要求表面硬度55–60HRC，有效硬化层深3mm，心部抗拉≥800MPa，冲击≥50J。给出完整热处理流程、设备、冷却介质、检验项目及合格指标。答案：流程：1.预备热处理：正火850℃空冷→HB220；2.粗加工后调质：淬火850℃×1h→PAG淬火液（浓度15%，冷速28℃/s800–500℃）→回火580℃×2h水冷→硬度28–32HRC，Rm≥900MPa，KV2≥70J；3.表面感应淬火：立式扫描淬火，频率2.5kHz，比功率1.2kW/cm²，移动速度1mm/s，自喷乳化液冷却；4.低温回火：180℃×2h空冷；5.精磨后去应力：180℃×1h；检验：表面硬度55–60HRC（GB/T230.1），有效硬化层深3mm（GB/T5617，550HV处