热处理工艺试卷及答案

热处理工艺试卷及答案1.单项选择题（每题1分，共20分）1.1亚共析钢完全退火后室温组织为A.F+P  B.F+Fe₃C  C.P+Fe₃C  D.B+M答案：A1.2下列淬火介质中，在600～550℃区间冷速最快的是A.10%NaCl水溶液  B.20℃纯水  C.60℃油  D.60℃聚合物水溶液答案：A1.3感应加热淬火的硬化层深度主要取决于A.电流频率  B.比功率  C.工件直径  D.冷却水压答案：A1.4高速钢W18Cr4V二次硬化峰值温度约为A.350℃  B.450℃  C.550℃  D.650℃答案：C1.5渗碳层中出现网状渗碳体，后续应采用的补救热处理是A.正火+回火  B.高温回火  C.淬火+低温回火  D.等温退火答案：A1.6铝合金T6处理指A.固溶+自然时效  B.固溶+人工时效  C.退火+冷作硬化  D.淬火+冷变形答案：B1.7下列缺陷中，与淬火加热无关的是A.过热  B.过烧  C.脱碳  D.白点答案：D1.8计算马氏体转变开始温度Ms的StevenHaynes公式中不包含的元素是A.C  B.Mn  C.Cr  D.Al答案：D1.9对40Cr钢进行油淬后200℃回火1h，其显微组织标志为A.回火马氏体  B.回火托氏体  C.回火索氏体  D.珠光体答案：A1.10真空淬火最适用于A.高碳高合金模具钢  B.低碳钢薄板  C.灰铸铁  D.纯铜答案：A1.11下列参数中，与钢的淬透性无关的是A.临界冷却速度  B.理想临界直径DI  C.端淬曲线Jominy值  D.屈服强度ReL答案：D1.12球化退火前若原始组织为片状珠光体，应首先进行A.正火  B.完全退火  C.调质  D.去应力退火答案：A1.13测定渗层深度的标准金相法腐蚀剂常用A.4%硝酸酒精  B.苦味酸酒精  C.过硫酸铵水溶液  D.氯化铁盐酸溶液答案：A1.14大型锻件采用“水空”交替冷却是为了A.降低内应力  B.提高硬度  C.节约用水  D.缩短时间答案：A1.15下列回火脆性中，属于不可逆回火脆性的是A.第一类回火脆性  B.第二类回火脆性  C.蓝脆  D.氢脆答案：A1.16渗氮层硬度高于渗碳层的主要原因是A.形成合金氮化物  B.氮原子半径小  C.氮扩散系数大  D.氮降低Ms点答案：A1.17双介质淬火先水后油，水冷时间通常按A.每5～6mm/1s  B.每10mm/1s  C.每25mm/1s  D.每1mm/1s答案：A1.18高频淬火后自回火工艺利用的是A.余热传导  B.相变潜热  C.感应热  D.环境辐射答案：A1.19下列铝合金中，不可通过热处理强化的是A.2024  B.7075  C.5052  D.6061答案：C1.20评定钢材切削加工性常用的热处理组织是A.球化珠光体  B.片状珠光体  C.回火马氏体  D.贝氏体答案：A2.多项选择题（每题2分，共20分；多选少选均不得分）2.1下列因素中，提高钢淬透性的有A.提高奥氏体化温度  B.增加Mo含量  C.细化奥氏体晶粒  D.提高碳含量答案：ABD2.2渗碳工艺参数中，影响渗层碳浓度梯度的有A.碳势  B.温度  C.时间  D.渗后冷却方式答案：ABC2.3下列属于铝合金固溶处理缺陷的有A.过烧  B.包铝扩散  C.晶粒粗大  D.淬火变形答案：ABCD2.4关于马氏体转变，正确的有A.无扩散型  B.存在惯习面  C.体积膨胀  D.需要孕育期答案：ABC2.5下列工艺可用于减少淬火变形的措施有A.分级淬火  B.等温淬火  C.压床淬火  D.提高淬火温度答案：ABC2.6真空热处理优点包括A.无氧化  B.脱脂作用  C.提高疲劳强度  D.降低硬度答案：ABC2.7下列属于表面淬火缺陷的有A.软带  B.过热裂纹  C.硬化层不均  D.脱碳答案：ABC2.8第二类回火脆性的影响因素有A.P含量  B.Sb含量  C.回火后冷却速度  D.Ni含量答案：ABCD2.9下列属于化学热处理的有A.渗硼  B.碳氮共渗  C.镀铬  D.渗铝答案：ABD2.10测定钢淬透性的端淬试验中，影响Jominy曲线形状的有A.奥氏体化温度  B.喷水高度  C.试样尺寸  D.炉内保护气氛答案：ABC3.填空题（每空1分，共30分）3.1共析钢加热到Ac1以上时，首先形成的奥氏体晶核通常位于________与________的相界面。答案：铁素体；渗碳体3.2钢的Ms点随碳含量升高而________，每增加0.1%C约下降________℃。答案：降低；203.3渗碳层有效深度通常指从表面到________硬度处的垂直距离，汽车齿轮一般要求________mm。答案：550HV；0.8～1.23.4铝合金固溶处理转移时间越短，时效后强度越________，一般要求小件≤________s。答案：高；153.5高速钢淬火后需经________次回火，每次________℃，以消除残余奥氏体。答案：3；5603.6感应加热电流透入深度δ（mm）公式为δ=________，其中f单位________。答案：5030√(ρ/μf)；Hz3.7球化退火后理想组织为________+________，其硬度比片状珠光体________。答案：铁素体；球状渗碳体；低3.8真空淬火冷却气体常用________，其压力一般选________bar。答案：N₂；2～63.9渗氮白亮层相结构主要为________，其脆性大，常用________法去除。答案：εFe₂₃N；精磨3.10调质处理指________+________，回火后组织为________。答案：淬火；高温回火；回火索氏体3.11第一类回火脆性温度区间________℃，为避免应________回火后冷却。答案：250～400；快冷3.12双液淬火的关键是准确掌握________时间，通常按________经验公式估算。答案：水冷；每4～6mm/1s3.13评定渗层碳浓度分布可用________法，其原理基于________射线。答案：电子探针；特征X3.14大型轴类件淬火后需立即进行________，以防止________裂纹。答案：回火；延迟3.15铝合金过时效特征为强度________，耐蚀性________。答案：下降；提高4.判断改错题（每题2分，共20分；先判对错，若错则给出正确表述）4.1马氏体转变终止温度Mf一定高于室温。答案：错；Mf可低于室温，导致残余奥氏体。4.2渗碳后直接空冷可获得高硬度。答案：错；需淬火才能获高硬度。4.3真空淬火可避免脱碳但无法防止氧化。答案：错；真空下无氧，可防止氧化。4.4铝合金自然时效可在室温下无限提高强度。答案：错；自然时效趋于稳定，强度不再升高。4.5分级淬火可显著降低热应力与组织应力。答案：对4.6所有钢种均存在第二类回火脆性。答案：错；仅含P、Sb等杂质且含Ni、Cr的钢明显。4.7感应加热频率越高，硬化层越深。答案：错；频率越高，层深越浅。4.8球化退火时间越长，球化率越高。答案：对4.9渗氮层深度可用硬度法测定，界限值为基体硬度+50HV。答案：对4.10淬火冷却速度越快，工件变形一定越小。答案：错；冷速过快易增大变形与开裂倾向。5.简答题（每题8分，共40分）5.1简述淬火内应力形成原因及减少措施。答案：原因：1.热应力——截面温差导致收缩不均；2.组织应力——马氏体比容大，转变先后不均。措施：1.分级淬火、等温淬火降低温差；2.合理选择合金钢提高淬透性，采用缓和介质；3.压床淬火、夹具固定；4.预处理球化退火，降低硬度差；5.及时回火。5.2说明渗碳层出现网状渗碳体的危害及消除工艺。答案：危害：网状Fe₃C割裂基体，使冲击韧性、疲劳强度下降，磨削裂纹倾向增大。消除：1.正火（920℃空冷）使网状断裂；2.再低温退火或高温回火降低硬度；3.最终重新淬火+低温回火。5.3比较渗碳与渗氮在工艺温度、时间、层深、硬度、变形方面的差异。答案：温度：渗碳880～930℃，渗氮480～580℃；时间：渗碳数小时至十几小时，渗氮十几至数十小时；层深：渗碳0.5～2mm，渗氮0.1～0.5mm；硬度：渗碳层60±2HRC，渗氮层1000～1200HV；变形：渗碳大，需后续磨削，渗氮极小，可最后工序。5.4写出铝合金T6工艺曲线要点，并说明转移时间对性能的影响机理。答案：曲线：固溶495℃×30min→室温水冷→室温停放≤2h→人工时效120℃×24h。转移时间越短，空位过饱和度高，GP区密度大，后续析出η′相细小弥散，强度↑；转移时间长，空位逸散，GP区减少，强度↓。5.5何谓二次硬化？说明高速钢二次硬化机理及其利用。答案：高速钢淬火后550～580℃回火，硬度回升至65HRC以上现象。机理：1.残余奥氏体→马氏体；2.析出M₂C、MC细小碳化物，弥散强化；3.位错与析出相交互作用。利用：刀具切削温度升高时硬度不降，提高红硬性。6.综合应用题（共70分）6.1计算题（20分）用40Cr钢制造φ60mm轴，求：(1)理想临界直径DI（已知Jominy曲线在距末端9mm处硬度为45HRC，碳系数f=0.25，合金系数按表取总和=3.5）；(2)若采用油淬（H=0.4），求淬透层深度（用Grossmann图）；(3)要求表面≥50HRC，心部≥35HRC，判断该尺寸能否满足，并提出改进方案。答案：(1)DI=f×合金系数×基数=0.25×3.5×100mm=87.5mm；(2)DI×H=87.5×0.4=35mm，查图得淬透层≈0.4R=12mm；(3)表面距中心30mm处硬度≈45HRC＞50HRC不满足；改进：1.提高碳势至0.42%C，DI升至95mm；2.改用淬火烈度H=0.6的快速油；3.采用水淬空交替，H≈1.0，层深可达25mm，满足要求。6.2工艺设计题（25分）汽车20CrMnTi变速箱齿轮，模数3.5，齿面要求硬度58～62HRC，层深0.8～1.0mm，心部35～45HRC，变形≤0.05mm。设计完整热处理流程（含预备、渗碳、淬火、回火、精整、检验），并说明各参数依据。答案：流程：1.预备正火950℃空冷，硬度170HB，利于切削；2.气体渗碳930℃×4h，强渗碳势1.15%，扩散期碳势0.85%，总时间6h，层深0.9mm；3.降温至860℃保温30min，油淬（快速油H=0.5），油温60℃；4.清洗后180℃×2h回火，硬度60HRC；5.精磨齿面留量0.03mm；6.喷丸0.2mmA，残余压应力600MPa；7.检验：齿面硬度60HRC，层深0.9mm，心部40HRC，变形0.03mm，合格。6.3缺陷分析题（25分）H13热作模具经真空淬火1030℃+580℃×2h回火两次，服役500次出现早期龟裂。金相观察：晶界碳化物链状，晶粒度5级，硬度48HR