2025年热处理试卷及答案

2025年热处理试卷及答案一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.45钢完全退火后得到的组织是（）A.铁素体+珠光体B.珠光体+渗碳体C.马氏体+残余奥氏体D.贝氏体+铁素体答案：A2.下列淬火介质中，冷却能力最强的是（）A.10%NaCl水溶液B.20℃自来水C.60℃矿物油D.80℃熔融盐答案：A3.高速钢W18Cr4V二次硬化峰值温度约为（）A.350℃B.450℃C.550℃D.650℃答案：C4.渗碳层中出现“黑色组织”的主要原因是（）A.渗碳温度过高B.渗碳后冷却过快C.渗层氧势过高形成内氧化D.淬火加热不足答案：C5.感应淬火时，电流频率降低将导致（）A.淬硬层深度减小B.表面硬度升高C.淬硬层深度增大D.马氏体针变细答案：C6.铝合金时效硬化过程中，GP区的主要作用是（）A.提高塑性B.作为非均匀形核位置阻碍位错C.降低电极电位D.细化晶粒答案：B7.下列退火工艺中，属于低温退火的是（）A.完全退火B.球化退火C.去应力退火D.扩散退火答案：C8.在等温转变图中，鼻尖处的孕育期最短，其原因是（）A.过冷度最小B.奥氏体最不稳定C.铁素体最易形核D.渗碳体扩散最快答案：B9.20CrMnTi钢渗碳后预冷直接淬火，预冷温度一般选择（）A.920℃B.860℃C.780℃D.720℃答案：B10.下列因素中，与淬火变形呈负相关的是（）A.马氏体转变量B.工件截面不对称度C.残余奥氏体量D.淬火冷却速度答案：C11.真空淬火油与普通淬火油相比，其突出优点是（）A.冷却速度更快B.光亮性好，工件不氧化C.价格更低D.闪点更低答案：B12.下列检测方法中，可直接测定渗碳层有效硬化层深度的是（）A.金相法B.洛氏硬度HRC法C.维氏硬度HV1法（GB/T9450）D.布氏硬度HBW法答案：C13.钢中“第一类回火脆性”出现的温度区间是（）A.100～150℃B.250～350℃C.450～550℃D.650～750℃答案：B14.下列材料中，最适合采用固溶+时效强化的是（）A.Q235B.40CrC.7A04超硬铝D.T8答案：C15.淬火软点缺陷最主要的产生原因是（）A.原始组织粗大B.淬火冷却局部不足C.回火过度D.加热过烧答案：B16.在离子渗氮过程中，工作气体中H₂比例升高将（）A.提高表面硬度B.降低渗层深度C.增加化合物层厚度D.减少白亮层答案：D17.下列关于双液淬火的描述，正确的是（）A.先水后油，减少变形开裂B.先油后水，保证淬透C.先空冷后水冷，降低硬度D.先盐浴后空冷，细化晶粒答案：A18.测定钢的淬透性端淬试验中，试样长度方向硬度下降最缓慢说明（）A.淬透性差B.临界直径小C.淬透性好D.马氏体转变温度高答案：C19.下列组织硬度自高到低的正确排序是（）A.马氏体＞贝氏体＞珠光体＞铁素体B.贝氏体＞马氏体＞珠光体＞铁素体C.珠光体＞贝氏体＞马氏体＞铁素体D.铁素体＞珠光体＞贝氏体＞马氏体答案：A20.对Cr12MoV冷作模具钢进行“二次硬化”处理，最终回火温度应控制在（）A.180℃×1hB.380℃×1hC.520℃×2h×2次D.620℃×4h答案：C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）21.下列属于化学热处理的是（）A.渗碳B.碳氮共渗C.渗硼D.感应淬火答案：A、B、C22.导致淬火裂纹产生的冶金因素有（）A.严重带状组织B.过量非金属夹杂物C.表面脱碳D.原始晶粒粗大答案：A、B、C、D23.下列工艺可用于减少淬火变形的措施有（）A.采用分级淬火B.采用等温淬火C.增加淬火冷却速度D.采用压床淬火答案：A、B、D24.关于回火索氏体的描述，正确的有（）A.由α相和粒状Fe₃C组成B.综合力学性能优良C.属于淬火组织D.可通过调质处理获得答案：A、B、D25.渗碳淬火齿轮出现“啮合噪声大”的原因可能有（）A.渗层碳浓度过高形成网状碳化物B.心部硬度过低C.淬火变形超差D.表面残余奥氏体过多答案：A、C、D26.下列属于铝合金过时效特征的有（）A.硬度下降B.析出相粗化C.电阻率升高D.抗应力腐蚀性能提高答案：A、B、D27.下列检测方法可用于评估渗氮层质量的有（）A.维氏硬度梯度B.金相法测白亮层厚度C.X射线应力测定D.声发射检测答案：A、B、C28.下列钢号中，属于莱氏体钢的有（）A.W18Cr4VB.Cr12C.9SiCrD.3Cr2W8V答案：A、B29.下列关于马氏体转变的描述，正确的有（）A.无扩散型相变B.存在惯习面C.转变量随温度降低而增加D.转变终止于Mf点答案：A、B、C、D30.影响离子渗氮“溅射”强度的因素有（）A.气体总压力B.辉光电压C.工件温度D.渗氮保温时间答案：A、B、C三、填空题（每空1分，共30分）31.共析钢加热到Ac1以上30℃时，其平衡组织为________。答案：奥氏体32.钢的淬透性越高，其端淬曲线硬度下降越________。答案：缓慢33.铝合金时效序列一般为：过饱和固溶体→________→θ″→θ′→θ。答案：GP区34.渗碳层中“有效硬化层深度”是指从表面到维氏硬度为________HV1处的垂直距离。答案：55035.高速钢淬火后需经________℃高温回火2～3次，以获得二次硬化。答案：550～57036.感应淬火时，电流透入深度δ（mm）与频率f（Hz）的关系式为________。答案：δ=5000/√f37.钢中“第一类回火脆性”又称________回火脆性。答案：不可逆38.离子渗氮白亮层主要由________相和________相组成。答案：ε、γ′39.真空淬火时，工件表面光亮是由于________被抑制。答案：氧化40.双液淬火先水淬后油冷，水冷时间一般按每5～6mm截面厚度________秒估算。答案：141.45钢840℃水淬后200℃回火1h，其组织为回火________。答案：马氏体42.碳氮共渗温度一般低于________℃，以防止奥氏体晶粒粗大。答案：87043.铝合金固溶处理转移时间越短，时效后________越高。答案：硬度44.测定钢的Ms点常用________仪。答案：膨胀45.渗硼层硬度可达________HV以上，具有极佳耐磨性。答案：180046.钢件淬火后残余压应力存在于________层，可提高疲劳强度。答案：表面47.调质处理即________+高温回火。答案：淬火48.等温淬火获得的________组织具有良好强韧性。答案：贝氏体49.渗碳淬火齿轮心部硬度不足，应选用________钢。答案：淬透性较高50.激光淬火属于________加热表面淬火。答案：高能束四、简答题（共40分）51.（封闭型，6分）简述第一类回火脆性的特征及防止措施。答案：特征：1.出现在250～350℃区间；2.韧性显著下降，表现为室温冲击韧性降低；3.不可逆，再次回火至更高温度不能消除。防止：1.避开该温度区回火；2.降低杂质元素（P、Sn、As、Sb）含量；3.加入0.3～0.5%Mo或0.5～1.0%W；4.采用快速回火或等温淬火获得贝氏体，减少马氏体量。52.（封闭型，6分）说明渗碳层中出现“网状碳化物”的形成机理及消除方法。答案：形成机理：渗碳碳势过高或渗后冷却缓慢，使碳化物沿奥氏体晶界呈网状析出。消除：1.渗后空冷+重新加热淬火，利用高温溶解网状碳化物；2.适当降低渗碳后期碳势；3.采用二次淬火（第一次860℃油淬，第二次780℃油淬），细化晶粒并溶解碳化物；4.淬火后及时低温回火减少脆性。53.（开放型，8分）某汽车变速箱20CrMnTi齿轮要求：齿面硬度58～62HRC，心部硬度35～42HRC，渗层深度0.8～1.2mm。试制定完整热处理工艺路线并说明各工序作用。答案：工艺路线：1.正火：950℃×2h空冷，细化晶粒，均匀组织，利于后续切削加工；2.渗碳：930℃×4h，碳势1.0%C，强渗阶段；880℃×2h，碳势0.8%C，扩散阶段，控制表面碳浓度0.8～0.9%；3.预冷：随炉降温至860℃，减少温差变形；4.油淬：60℃快速淬火油，获得表面高硬度马氏体；5.清洗：去除残油；6.低温回火：180℃×2h，消除淬火应力，保持高硬度；7.喷丸：强化表层，引入残余压应力，提高疲劳寿命。检验：齿面硬度60HRC，心部硬度38HRC，有效硬化层深度1.0mm，金相组织：齿面回火马氏体+少量残余奥氏体，心部低碳马氏体+贝氏体，满足技术要求。54.（封闭型，6分）比较单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火四种工艺在减少变形开裂方面的优劣。答案：单液：操作简单，冷却速度大，易变形开裂，适合形状简单小件。双液：先快后慢，兼顾淬透与减少应力，适合中高碳钢复杂件，但需严格控制切换时间。分级：在Ms附近盐浴保温，减小温差，组织应力小，变形小，适合高合金钢精密件。等温：在下贝氏体区保温，获得贝氏体，几乎无组织应力，变形最小，但时间长，适合要求高韧性小变形件。55.（开放型，8分）某厂采用42CrMo钢制造φ80mm液压缸活塞杆，调质后要求表面硬度280～320HB，屈服强度≥750MPa，但实测出现“硬度合格却冲击韧性低”的问题，请分析可能原因并提出改进方案。答案：原因：1.回火温度偏低或时间不足，虽硬度达标，但碳化物未充分球化，韧性差；2.淬火冷却不足，出现少量铁素体或上贝氏体；3.杂质元素偏高，导致回火脆性；4.原始带状组织严重。改进：1.重新淬火：850℃油淬，保证全马氏体；2.提高回火温度至580℃×2h，空冷，避开回火脆性区；3.采用炉外精炼降低S、P含量；4.增加锻后正火950℃×3h，消除带状；5.回火后快冷（水冷或风冷）抑制回火脆性。验证：冲击韧性KV2≥60J，屈服强度780MPa，硬度300HB，合格。56.（封闭型，6分）写出铝合金7075T6固溶+时效工艺参数并说明各阶段目的。答案：固溶：470±5℃×60min，水冷≤25℃，转移时间≤15s，目的：获得过饱和固溶体，提高时效潜力。时效：120℃×24h空冷，目的：析出细小η′相，达到峰值硬度。T6状态：抗拉强度≥510MPa，硬度≥150HB，用于航空结构件。五、应用计算与分析题（共40分）57.（计算题，10分）一根φ50mm的40Cr钢棒，已知其理想临界直径DI=45mm，求在60℃矿物油中淬火时的临界直径D0（油淬硬化能力H=0.35），并判断心部能否获得≥50%马氏体。答案：D0=DI×H=45×0.35=15.75mm。因实际直径50mm＞15.75mm，心部不能淬透，＜50%马氏体。改进：改用淬透性更高的42CrMo（DI≈60mm）或采用水淬油双液淬火，D0可达45mm，可满足φ50mm心部≥50%M。58.（综合题，15分）某企业用20钢制造M12×1.5螺栓，要求表面≥55HRC，渗层0.3mm，采用气体渗碳880℃×45min后直接油淬，180℃回火。出现“渗层浅、硬度不均、牙顶脆断”缺陷，请系统分析并提出工艺优化方案。答案：缺陷分析：1.温度偏低、时间不足，碳扩散层浅；2.碳势未分段控制，表面碳浓度低；3.牙顶锐角，油冷速度不足，非马氏体组织多；4.回火不足，脆性大；5.20钢淬透性低，心部铁素体多，支撑弱。优化：1.渗碳：930℃×30min强渗（碳势1.1%）+880℃×30min扩散（碳势0.8%），控制层深0.35mm；2.采用旋转滚筒炉，螺栓互相摩擦抛光，均匀渗层；3.分级淬火：580℃盐浴×3min后空冷，减少牙顶淬火裂纹；4.回火：220℃×90min，硬度降至52～54HRC，提高韧性；5.选材升级至20CrMnTi，淬透性提高，心部硬度≥35HRC，牙顶抗剪切强度提高30%。结果：渗层0.35mm，硬度均匀53HRC，扭矩试验合格。59.（分析题，15分）某航天公司采用Ti6Al4V合金制造φ200mm×5mm薄壁壳体，要求抗拉强度≥1100MPa，延伸率≥10%。原