2025年热处理工(中级)理论综合技能与实操考试试卷附答案

2025年热处理工(中级)理论综合技能与实操考试试卷附答案1.单项选择题（每题1分，共20分）1.145钢淬火后硬度偏低，最可能的原因是A.淬火加热温度低于Ac3B.回火温度过高C.冷却介质选用油冷D.原始组织为珠光体答案：A1.2下列哪种组织具有最佳综合力学性能A.铁素体+珠光体B.回火索氏体C.马氏体D.贝氏体答案：B1.3渗碳层出现网状渗碳体，应优先采用何种工艺消除A.正火B.高温回火C.淬火+低温回火D.等温退火答案：A1.4计算理想临界直径DI时，不需要的参数是A.奥氏体晶粒度B.碳含量C.合金元素含量D.工件直径答案：D1.5真空淬火油槽需具备的主要性能是A.高蒸汽压B.低闪点C.高冷却强度与低蒸汽压D.高黏度答案：C1.6感应加热电源频率降低，则A.淬硬层深度减小B.电流透入深度增大C.加热效率降低D.表面温度升高答案：B1.7铝合金固溶处理后的停放效应是指A.强度下降B.自然时效强化能力下降C.晶粒长大D.抗蚀性提高答案：B1.8下列测温元件中，在1000℃长期工作稳定性最好的是A.K型热电偶B.S型热电偶C.热敏电阻D.红外测温仪答案：B1.9气体渗氮时，氨分解率突然升高，说明A.氨流量过大B.炉罐漏气C.温度降低D.工件表面积减小答案：B1.10深冷处理的主要目的是A.减少残余奥氏体B.提高回火稳定性C.细化晶粒D.消除应力答案：A1.11在等温转变图中，鼻尖处孕育期最短，其原因是A.奥氏体最不稳定B.碳扩散最快C.铁素体形核率最高D.贝氏体转变最快答案：A1.12下列缺陷中，属于淬火裂纹特征的是A.沿晶断裂，呈灰色B.穿晶断裂，有金属光泽C.沿锻造流线分布D.呈圆形，边缘氧化答案：B1.13计算回火硬度（Hollomon公式）时，与回火参数T(20+logt)无关的变量是A.回火温度B.回火时间C.碳含量D.原始硬度答案：C1.14可控气氛碳势控制常用探头为A.氧探头B.红外CO₂探头C.露点仪D.热导池答案：A1.15下列哪种冷却介质具有最高冷却能力A.20℃自来水B.60℃快速淬火油C.60℃盐水D.60℃聚合物水溶液答案：C1.16渗碳层有效硬化层深度（ISO18203）的界限硬度值为A.550HV1B.450HV1C.350HV1D.650HV1答案：A1.17工件淬火后产生“软点”最常见的原因是A.奥氏体成分不均B.局部脱碳C.冷却介质局部汽泡D.回火不足答案：C1.18下列合金元素中，提高回火抗力最显著的是A.SiB.MnC.MoD.Ni答案：C1.19感应淬火件自回火温度不足，可采取A.整体加热回火B.降低喷水压力C.提高移动速度D.降低功率密度答案：A1.20真空炉加热元件材料常用A.FeCrAlB.NiCrC.MoD.SiC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下列哪些属于淬火缺陷A.硬度不足B.氧化脱碳C.过热过烧D.回火脆性答案：ABC2.2影响渗碳层深度的因素有A.渗碳温度B.渗碳时间C.碳势D.钢中碳含量答案：ABCD2.3下列属于表面淬火工艺的有A.感应淬火B.火焰淬火C.激光淬火D.渗硼答案：ABC2.4回火脆性敏感元素包括A.PB.SnC.SbD.Mo答案：ABC2.5可控气氛渗碳常见组分有A.COB.CH₄C.H₂D.CO₂答案：ABCD2.6下列属于非马氏体组织的淬火产物A.贝氏体B.珠光体C.铁素体D.残余奥氏体答案：ABC2.7铝合金热处理缺陷有A.过烧B.起泡C.停放效应D.晶间腐蚀答案：ABC2.8真空炉优点包括A.无氧化B.脱气C.表面光亮D.冷却速度快于盐水答案：ABC2.9下列属于化学热处理的A.渗碳B.碳氮共渗C.渗氮D.深冷处理答案：ABC2.10评定淬火烈度（H值）需测定A.冷却速率B.800→500℃冷却时间C.心部硬度D.介质温度答案：ABD3.填空题（每空1分，共20分）3.1共析钢完全退火后的平衡组织为________+________。答案：铁素体、珠光体3.2感应淬火常用频率范围：高频________kHz，超音频________kHz，中频________kHz。答案：200～500、20～60、1～103.3气体渗氮温度一般控制在________℃，渗氮层硬度可达________HV。答案：500～570、1000～12003.4淬火油使用温度升高，其冷却能力________，但变形倾向________。答案：降低、减小3.5铝合金固溶处理转移时间越短，则抗拉强度________，晶间腐蚀倾向________。答案：越高、降低3.6计算理想临界直径公式DI=________×fMn×fCr×fMo…，其中基准直径D0与________有关。答案：D0、碳含量3.7回火二次硬化峰值出现在________℃左右，主要与________碳化物析出有关。答案：550、Mo2C3.8真空淬火油需具备蒸汽压低于________Pa，闪点高于________℃。答案：1×10⁻³、2203.9渗碳层中出现________组织将显著降低疲劳强度，可通过________处理消除。答案：网状渗碳体、正火3.10深冷处理温度通常指________℃，保温时间按________min/mm计算。答案：80～196、1～24.判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）4.1马氏体转变属于扩散型相变。答案：×4.2回火温度越高，冲击韧性一定越好。答案：×4.3渗碳层碳浓度梯度越陡，残余压应力越大。答案：√4.4真空炉可实现高压气淬，常用0.6MPa氮气。答案：√4.5铝合金人工时效温度高于自然时效温度。答案：√4.6感应淬火件不需回火即可使用。答案：×4.7等温淬火获得的组织为下贝氏体，具有良好的强韧性。答案：√4.8淬火烈度H值越大，介质冷却能力越弱。答案：×4.9渗氮层出现“白亮层”将提高抗蚀性但降低疲劳性能。答案：√4.10原始奥氏体晶粒度级别越大，晶粒越粗大。答案：×5.简答题（每题6分，共30分）5.1简述淬火裂纹产生的主要原因及预防措施。答案：原因——拉应力超过材料断裂强度，因素包括：①冷却过激；②截面突变；③材料偏析；④脱碳；⑤未及时回火。预防——①合理选材；②控制冷却强度；③优化工件结构；④避免脱碳；⑤及时回火；⑥采用分级或等温淬火。5.2写出渗碳层有效硬化层深度的检测步骤（ISO18203）。答案：①渗碳后淬火+低温回火；②沿垂直表面方向制备金相试样；③用维氏硬度计，载荷HV1；④从表面向心部间隔0.05mm测硬度；⑤绘制硬度距离曲线；⑥取550HV1对应深度为有效硬化层深度CHD。5.3说明铝合金“停放效应”机理及对力学性能的影响。答案：固溶处理后室温停留，溶质原子与空位结合形成溶质空位对，降低后续人工时效时GP区形核率，导致峰值硬度下降、屈服强度降低。缩短转移时间或低温停放可抑制。5.4比较渗碳与碳氮共渗工艺温度、介质、层深、性能差异。答案：渗碳温度880～930℃，介质CO/CH₄，层深0.5～2mm，硬度60～63HRC，残余压应力高；碳氮共渗温度820～880℃，介质NH₃+CH₄，层深0.2～0.8mm，硬度58～62HRC，耐磨抗咬合性更好，变形更小。5.5列举三种评定淬火烈度（H值）的试验方法并给出原理。答案：①银球法：Φ12.5mm银球，测800→500℃冷却时间，与理想水淬对比得H值；②ISO9950镍球探头：Φ12.5mmInconel600，热电偶中心，记录冷却曲线计算H值；③磁弹法：利用磁性转变点冷却速率，换算H值。6.综合计算与分析题（共40分）6.1计算题（12分）某40Cr钢棒Φ50mm，要求淬火后心部硬度≥50HRC。已知：Ac3=780℃，晶粒度7级，合金因子fCr=1.4，fMn=1.25，fSi=1.1，理想水淬H=1.0。查图得D0(0.4%C)=8mm。①计算理想临界直径DI；②判断常规水淬能否满足心部硬度要求；③若不足，提出两种可行方案并给出新DI。答案：①DI=8×1.4×1.25×1.1=15.4mm；②50mm棒心部对应D=50mm，DI/D=0.31，查端淬曲线对应心部硬度约38HRC＜50HRC，不满足；③方案A：选用H=2.0高速淬火油，DI不变，DI/D=0.31→硬度仍不足；方案B：改用合金钢42CrMo，fMo=1.75，新DI=8×1.4×1.25×1.1×1.75=27mm，DI/D=0.54，查曲线心部硬度≈52HRC，满足；方案C：采用感应淬火，表面硬化层深5mm，心部保持调质态硬度28HRC，但表面≥55HRC，满足使用要求。6.2工艺设计题（14分）某20CrMnTi汽车齿轮，模数3，齿数40，技术要求：齿面硬度58～62HRC；有效硬化层深CHD=0.6～0.9mm；心部硬度30～42HRC；变形≤0.05mm。设计完整热处理工艺路线（含预备热处理、渗碳、淬火、回火、精整），并说明各参数依据。答案：路线：①预备热处理——正火950℃空冷，硬度160～190HB，改善切削性；②渗碳——多用炉，温度920℃，碳势1.05%，强渗3h，扩散2h，总层深1.0mm；③淬火——降温至830℃，保温20min，油淬（快速淬火油，80℃），油温控制±10℃；④回火——180℃×2h空冷，去除应力，硬度不降；⑤精整——用推刀精整花键，变形≤0.03mm；⑥检验——CHD=0.75mm，齿面硬度60HRC，心部硬度35HRC，变形0.02mm，合格。6.3缺陷分析题（14分）某42CrMo调质轴Φ80mm，调质后探伤发现内部Φ5mm当量缺陷，位置距表面20mm。经低倍酸蚀发现呈放射状白亮区，显微硬度900HV，远高于基体320HV。分析缺陷性质、产生原因、改进措施。答案：性质——淬火裂纹后高温回火未愈合，裂纹边缘二次淬火形成高硬度马氏体区；原因——①淬火冷却过激，心部拉应力集中；②原材料存在偏析夹杂，应力集中源；③回火保温时间不足，裂纹未焊合；措施——①采用分级淬火（水油双液）降低应力；②提高回火温度至620℃，保温时间延长至4h；③加强原材料探伤，剔除偏析棒料；④采用预冷淬火，降低温差。7.实操技能题（共30分）7.1操作题（10分）任务：在箱式炉内完成T8钢手工淬火，要求硬度≥62HRC，变形≤0.1mm。写出操作步骤、测温方法、冷却动作要领、安全要点。答案：步骤：①预热400℃×15min；②升温780℃，到温装炉，保温8min（厚度8mm）；③出炉预冷1s/mm；④垂直入水，往复直线运动，水温20℃；⑤出水温度≤100℃立即回火180℃×1h；测温：K型热电偶绑扎工件，仪表精度±5℃；动作：入水角度90°，速度>1m/s，避免汽泡；安全：戴面罩、防烫手套，淬火槽通风，备灭火毯。7.2设备调试题（10分）某高频机功率100kW，频率200kHz，试件Φ40mm轴需硬化层深3mm。计算比功率、加热时间、移动速度，并写出调试流程。答案：比功率P0=1.5kW/cm²，加热时间t=1.0s/mm×3mm=3s，移动速度v=感应圈宽度10mm/3s=3.3mm/s；调试：①空载送电，阳极电流0.8A；②试件进给，调整耦合间隙2mm；③观察温度900℃（红外），记录电流；④喷水压力0.3M