2025年金属热处理工(正火工艺)试题及答案

2025年金属热处理工(正火工艺)试题及答案一、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）1.45钢在完全退火后获得的组织是（）。A.珠光体+铁素体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.正火与退火相比，其主要工艺特点是（）。A.加热温度低B.冷却速度慢C.空冷获得细珠光体D.需要等温保持答案：C3.下列哪一项不是正火的目的（）。A.细化晶粒B.消除网状渗碳体C.提高硬度D.降低硬度便于切削答案：D4.20CrMnTi钢正火后常用的硬度测试方法是（）。A.布氏硬度B.洛氏硬度HRCC.维氏硬度HV30D.肖氏硬度答案：B5.正火加热温度一般选择在（）。A.Ac1以下30~50℃B.Ac3以上30~50℃C.Ar1以上30~50℃D.Ms以上30~50℃答案：B6.大型锻件正火后需立即进行的后续热处理通常是（）。A.淬火B.高温回火C.去应力退火D.等温退火答案：C7.正火冷却方式对45钢硬度影响最大的环境因素是（）。A.堆料高度B.风扇风速C.装炉量D.炉温均匀性答案：B8.下列组织中等硬度最高的是（）。A.珠光体B.索氏体C.屈氏体D.马氏体答案：D9.正火后出现粗大魏氏组织，最可能的原因是（）。A.加热不足B.冷却过快C.加热温度过高D.装炉量过大答案：C10.检测正火件晶粒度最常用的标准号是（）。A.GB/T228.1B.GB/T6394C.GB/T231.1D.GB/T4340.1答案：B11.正火后硬度偏高的常见原因是（）。A.加热温度低B.冷却速度过快C.保温时间短D.出炉温度高答案：B12.对于含碳0.77%的共析钢，正火后获得的组织为（）。A.铁素体+珠光体B.珠光体C.珠光体+渗碳体D.马氏体答案：B13.正火工艺曲线中“平台”对应的过程是（）。A.升温B.保温C.冷却D.回温答案：B14.正火加热系数α通常取（）。A.0.5~1.0min/mmB.1.0~1.5min/mmC.1.5~2.0min/mmD.2.0~2.5min/mm答案：B15.正火后若需消除切削应力，应选择的温度区间为（）。A.150~250℃B.350~450℃C.550~650℃D.750~850℃答案：C16.正火空冷时，工件间距一般不小于工件平均厚度的（）。A.0.2倍B.0.5倍C.1.0倍D.2.0倍答案：C17.下列哪种探伤方法最适合检测正火后锻件内部裂纹（）。A.磁粉探伤B.渗透探伤C.超声探伤D.涡流探伤答案：C18.正火后若出现“混晶”，最有效的补救措施是（）。A.重新退火B.调质处理C.重新正火并降低温度D.淬火+回火答案：C19.低碳钢正火后硬度提高的主要原因是（）。A.碳化物弥散B.晶粒细化C.位错密度降低D.残余奥氏体增多答案：B20.正火冷却过程中，工件表面与心部最大温差一般控制在（）。A.≤50℃B.≤100℃C.≤150℃D.≤200℃答案：B21.正火装炉时，炉温不得高于工件目标加热温度的（）。A.50℃B.100℃C.150℃D.200℃答案：B22.正火后测得HBW190，对应洛氏硬度约为（）。A.85HRBB.90HRBC.95HRBD.100HRB答案：B23.下列哪种钢种正火后必须再进行高温回火才能加工（）。A.Q235B.20C.40CrD.65Mn答案：D24.正火工艺卡中必须标注但退火工艺卡可不标注的项目是（）。A.装炉量B.冷却方式C.保温时间D.出炉温度答案：B25.正火后做拉伸试验，其屈服强度比退态提高约（）。A.5%B.10%C.15%D.20%答案：C26.正火处理不能改善材料的（）。A.切削性B.晶粒度C.淬透性D.冲击韧性答案：C27.正火后若需获得更高强度，应继续进行的工艺是（）。A.淬火+低温回火B.淬火+高温回火C.等温退火D.球化退火答案：B28.正火冷却时，夏季与冬季同样工件硬度差可达（）。A.5HBWB.10HBWC.20HBWD.30HBW答案：C29.正火后做金相检查，最常用的侵蚀剂是（）。A.4%硝酸酒精B.苦味酸酒精C.饱和苦味酸D.氯化铁盐酸答案：A30.正火工艺评定中，硬度合格率一般要求≥（）。A.85%B.90%C.95%D.98%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）31.下列属于正火缺陷的有（）。A.粗大晶粒B.魏氏组织C.脱碳D.过烧答案：ABCD32.影响正火硬度的因素包括（）。A.含碳量B.合金元素C.冷却速度D.原始组织答案：ABCD33.正火后需进行高温回火的零件有（）。A.齿轮毛坯B.锻模C.曲轴D.弹簧夹头答案：BC34.下列检测项目可用于正火质量评定的有（）。A.硬度B.晶粒度C.脱碳层D.冲击吸收能量答案：ABCD35.正火空冷时，为减少变形可采取的措施有（）。A.分散放置B.使用夹具C.控制出炉温度D.喷雾冷却答案：ABC36.下列钢种中，正火后可获得贝氏体的有（）。A.30CrMnSiAB.40CrNiMoAC.Q345DD.20Cr答案：AB37.正火加热阶段可能出现的缺陷有（）。A.氧化B.脱碳C.过热D.过烧答案：ABCD38.正火与调质联合使用的目的有（）。A.细化晶粒B.提高综合力学性能C.减少淬火变形D.降低成本答案：ABC39.正火后硬度不足的原因有（）。A.加热温度低B.保温时间短C.冷却缓慢D.原材料含碳低答案：ABCD40.下列关于正火的说法正确的有（）。A.属于最终热处理B.可消除网状渗碳体C.可代替调质D.可细化晶粒答案：BD三、填空题（每空1分，共30分）41.正火是将钢加热到________以上30~50℃，保温后________冷却的热处理工艺。答案：Ac3（或Acm）；空冷42.45钢正火后硬度一般控制在________HBW范围内。答案：170~21743.晶粒度级别越高，晶粒越________，材料的冲击韧性越________。答案：细；高44.正火冷却速度介于________与________之间。答案：退火；淬火45.魏氏组织的特征是________在________内呈针状析出。答案：铁素体；奥氏体晶粒46.正火后测得脱碳层深度0.25mm，按GB/T224规定，应选用________法测量。答案：金相47.大型锻件正火后需立即入炉进行________，以防止产生________裂纹。答案：去应力退火；冷裂48.含碳0.4%的钢正火后组织为________+________。答案：铁素体；珠光体49.正火加热保温时间t=________×δ，其中δ为有效厚度，单位为mm。答案：1.2~1.5min50.正火空冷时，工件堆放高度一般不大于________mm，以保证________均匀。答案：500；冷却51.合金元素________和________显著提高过冷奥氏体稳定性，使正火后硬度增加。答案：Mn；Cr52.正火后若需改善切削性，可进行________℃高温回火。答案：650~68053.正火工艺评定试样应在________、________及________位置取样。答案：表面；1/2半径；心部54.检测正火件晶粒度时，放大倍数统一为________×。答案：10055.正火后硬度散差过大，应优先检查________和________的一致性。答案：冷却速度；装炉方式四、简答题（共30分）56.（封闭型，6分）简述正火与完全退火在工艺参数上的三点主要区别。答案：1.加热温度：正火Ac3+30~50℃，退火Ac3+20~30℃；2.冷却方式：正火空冷，退火炉冷；3.保温时间：正火略短，退火较长以保证完全奥氏体化并消除应力。57.（开放型，8分）某厂生产40Cr钢连杆，正火后硬度要求220~250HBW，但实际检测为190~200HBW，请分析可能原因并提出改进方案。答案：原因：1.加热温度偏低，未完全奥氏体化；2.保温时间不足，碳化物未充分溶解；3.冷却速度过慢，如堆料过密、夏季高温车间无风扇；4.原材料含碳量或Cr含量低于标准下限。改进：1.将加热温度由850℃提高到880℃；2.保温时间由60min延长到80min；3.采用强制通风，控制堆料间距≥1倍厚度；4.进厂复检化学成分，确保符合GB/T3077要求；5.增加工艺抽检频次，每炉随炉带试棒2件。58.（封闭型，6分）写出正火后测定脱碳层的试验步骤（按GB/T224）。答案：1.截取横截面试样，磨抛至Ra≤0.1μm；2.4%硝酸酒精侵蚀3~5s；3.100×下测全脱碳区与过渡区；4.从表面到基体硬度恒定处为总脱碳层；5.取5点平均值，修约到0.01mm。59.（开放型，10分）结合CCT曲线，说明20CrMnTi钢正火后获得“先共析铁素体+珠光体”而非贝氏体的冷却条件，并计算空冷条件下φ60mm圆棒心部冷却速度。答案：20CrMnTi的CCT曲线显示：冷速<1℃/s时，先共析铁素体在780~700℃析出；冷速<3℃/s时，珠光体在700~550℃完成转变；贝氏体临界冷速约5℃/s。空冷实测：环境20℃、风速0.5m/s，φ60mm圆棒心部700~500℃平均冷速约1.8℃/s，低于贝氏体临界值，故获得铁素体+珠光体。计算：用牛顿冷却模型v=ΔT/Δt，红外测温得700→500℃用时111s，v=200/111≈1.8℃/s。五、综合应用题（共40分）60.（计算+分析，20分）某企业采用辊底式连续炉对Q345D钢板（厚40mm，宽2m，长12m）进行正火，要求晶粒度≥8级，硬度120~180HBW。炉温920℃，辊速0.2m/min，炉长30m，风冷线长30m，风速3m/s。（1）计算钢板在炉内加热时间，并判断是否满足保温系数1.5min/mm；（2）估算钢板出风冷线表面温度；（3）若检测发现晶粒度6级、硬度200HBW，分析原因并提出三条改进措施。答案：（1）炉内时间=30m÷0.2m/min=150min；保温系数=150min÷40mm=3.75min/mm＞1.5，满足。（2）空冷综合换热系数h≈120W/(m²·K)，钢板热容cρ≈3.8×10⁶J/(m³·K)，厚度方向毕奥数Bi=hδ/2λ=120×0.02/2/50=0.024<0.1，可用集总参数法。τ=30m÷0.2m/min=150min=9000s；T=T环+(T0T环)exp(hAτ/cρV)=20+(92020)exp(120×9000/3.8×10⁶×0.04)≈20+9000×0.46≈420℃。（3）原因：1.加热温度过高或保温时间过长导致晶粒长大；2.风冷速度过快；3.钢中Mn、Nb偏高。改进：1.炉温降至880℃；2.辊速提至0.3m/min，保温系数降至2.5min/mm；3.风冷线风速降至1.5m/s，并加保温罩；4.进厂复检微合金含量，调整炉批。61.（综合分析，20分）某风电主轴42CrMo4锻件（φ800mm×4000mm）需正火+高温回火预处理，要求屈服强度≥550MPa，晶粒度≥7级，超声波探伤满足GB/T64023级。试