《2025年热处理工(二级)热处理工艺机遇考试试卷及答案》

《2025年热处理工(二级)热处理工艺机遇考试试卷及答案》1.单项选择题（每题1分，共20分）1.120CrMnTi钢经920℃渗碳后空冷，再加热至820℃油淬，其表层组织最可能是A.马氏体+残余奥氏体B.马氏体+贝氏体C.屈氏体+铁素体D.索氏体+渗碳体答案：A1.2在可控气氛渗氮中，常用氢探头监测的参量是A.氮势KNB.碳势KcC.氧势KOD.露点答案：A1.3真空高压气淬炉常用冷却气体是A.氢气B.氦气C.氮气D.氩气答案：C1.4感应淬火时，电流频率降低，则A.硬化层变浅B.硬化层变深C.表面硬度升高D.功率因数降低答案：B1.5下列哪种缺陷最可能由回火不足引起A.磨削裂纹B.氢脆C.回火脆性D.淬火裂纹答案：A1.6对42CrMo钢进行550℃×2h氮化处理，其扩散层硬度HV0.3约为A.350B.450C.550D.650答案：C1.7铝合金T6处理中，固溶温度偏高将导致A.过烧B.晶粒细化C.强度升高D.时效速度减慢答案：A1.8下列哪种冷却介质在马氏体转变区冷速最慢A.10%盐水B.快速淬火油C.60℃热水D.聚合物水溶液（PAG15%）答案：C1.9渗碳层深度测量采用GB/T94502005规定的方法是A.金相法至过渡区1/2处B.硬度法550HV1界限C.化学剥层法D.磁感应法答案：B1.10在热处理工艺仿真中，相变塑性参数K主要影响A.残余应力大小B.碳扩散系数C.热导率D.比热容答案：A1.11对GCr15钢进行等温淬火，最合适的等温温度是A.160℃B.220℃C.280℃D.350℃答案：B1.12下列哪种后处理可显著降低渗氮件脆性A.400℃×4h氧化B.530℃×2h退氮C.600℃×1h回火D.喷丸+200℃回火答案：B1.13在真空气淬中，气体压力从2bar提高到6bar，冷却速度提高约A.10%B.30%C.60%D.100%答案：C1.14测定钢的淬透性端淬试验中，试样长度标准为A.50mmB.75mmC.100mmD.125mm答案：C1.15下列哪项不是激光熔覆再制造前必须做的A.脱脂B.预热C.喷砂D.退磁答案：B1.16对38CrMoAl钢进行离子氮化，最适宜的氮化温度是A.480℃B.520℃C.570℃D.620℃答案：B1.17在热处理车间，甲醇裂解气中CO含量一般控制在A.15%B.25%C.33%D.45%答案：C1.18下列哪种组织最容易产生磨削烧伤A.回火马氏体B.回火索氏体C.贝氏体D.珠光体答案：A1.19对大型锻件进行差温热处理，其目的主要是A.降低硬度B.细化晶粒C.减少变形D.提高淬透性答案：C1.20在热处理工艺卡中，冷却曲线应标注的最低冷却速度单位是A.℃/minB.℃/sC.K/sD.K/min答案：B2.多项选择题（每题2分，共20分；多选少选均不得分）2.1下列哪些因素会加剧淬火变形A.加热不均B.装炉量大C.预冷时间过长D.淬火油老化E.零件截面突变答案：ABE2.2渗碳热处理常见在线质量控制手段包括A.氧探头碳势控制B.红外CO₂分析C.钢箔定碳D.氨分解率测定E.涡流硬度分选答案：ABC2.3关于真空回火，下列说法正确的是A.可防氧化脱碳B.需充N₂保护C.冷却段可通入惰性气体D.回火温度可高于盐浴E.可去除H₂答案：ACE2.4下列属于表面纳米化预处理技术A.超声喷丸B.激光冲击C.深滚压D.离子注入E.高速氧燃料喷涂答案：ABC2.5对渗氮层进行“白亮层”控制可采取A.降低氮势B.提高温度C.添加稀土D.增加保温时间E.后期退氮答案：ACE2.6下列哪些检测可用于评定感应淬火质量A.硬度梯度B.有效硬化层深度C.残余应力X射线法D.金相法测过渡区E.矫顽力测试答案：ABCD2.7铝合金时效强化过程中，析出序列包括A.GP区B.θ″C.θ′D.θE.β答案：ABCD2.8下列属于绿色热处理技术A.低压渗碳+高压气淬B.离子氮化C.盐浴氮碳共渗D.激光表面硬化E.氧氮化答案：ABD2.9在热处理CAE中，材料热物性参数包括A.热导率B.比热容C.相变潜热D.弹性模量E.泊松比答案：ABC2.10下列哪些措施可降低渗碳件磨削裂纹倾向A.充分回火B.表面喷丸C.降低表面碳浓度D.提高淬火温度E.采用CNC缓进磨答案：ABCE3.填空题（每空1分，共20分）3.1钢的马氏体转变开始温度Ms主要受________元素和________含量的影响。答案：碳；合金3.2真空气淬炉常用换热器类型为________换热器，其材料多为________。答案：铜—不锈钢；钎焊板式3.3按GB/T257442010，感应淬火有效硬化层深度DS的定义是硬度值下降到________HV处的垂直距离。答案：0.8×表面硬度3.4渗碳层中碳浓度梯度太陡易产生________裂纹，其本质是________应力过大。答案：剥落；拉3.5铝合金固溶处理转移时间一般控制在________s以内，以防止________析出。答案：15；平衡相3.6离子氮化中，当辉光放电电压升高时，渗速________，但表面粗糙度________。答案：加快；增大3.7在热处理工艺仿真软件DANTE中，相变动力学采用________方程描述，其参数通过________试验获得。答案：KoistinenMarburger；膨胀3.8对20CrMo钢进行860℃×30min淬油，其临界直径Dc约为________mm，若改用15%PAG水溶液，Dc将________。答案：18；增大3.9深冷处理通常指在________℃以下保温________h，以稳定残余奥氏体。答案：80；23.10热处理车间甲醇裂解反应式为CH₃OH→________+________。答案：CO；2H₂4.判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）4.1渗碳件淬火后表面压应力随碳浓度升高而减小。答案：×4.2真空回火冷却阶段通入0.6MPa氮气可缩短节拍。答案：√4.3铝合金T73过时效处理可提高抗应力腐蚀性能但强度下降。答案：√4.4感应淬火频率越高，电流透入深度越大。答案：×4.5盐浴氮碳共渗废渣属于HW17类危险废物。答案：√4.6激光熔覆层稀释率越低越好，一般要求<5%。答案：√4.7在渗氮温度区间内，Cr、Mo、Al均能显著提高氮化层硬度。答案：√4.8回火脆性可分为第一类（低温）和第二类（高温），其中第二类可通过快冷避免。答案：√4.9热处理工艺仿真中，辐射换热系数与表面粗糙度无关。答案：×4.10对42CrMo钢进行550℃×2h氮化+400℃×4h氧化，可获得黑色耐蚀层。答案：√5.简答题（每题6分，共30分）5.1简述低压渗碳（LPC）相比传统气体渗碳的三项主要优势，并给出其一典型工艺参数。答案：1.无晶界氧化（IGO），提高疲劳寿命；2.高压气淬替代油淬，环保且变形小；3.工艺时间短，渗速提高30%以上。典型参数：950℃×15min脉冲渗碳+2bar氮气淬，层深0.8mm。5.2说明感应淬火件出现“软带”的三大原因及对应解决措施。答案：原因1：感应器与零件间隙不均，措施：采用浮动导轮定位；原因2：频率选择不当，边缘效应导致，措施：双频淬火或扫描速度优化；原因3：零件旋转速度过低，措施：提高转速至>120r/min。5.3写出铝合金T6处理完整工艺流程，并指出关键控制点。答案：固溶495℃×2h→水淬（≤15s转移）→时效175℃×8h。关键：固溶温度±3℃，水温20–40℃，时效炉温均匀性±2℃。5.4列举三种评定渗氮层脆性的方法，并给出各自合格指标。答案：1.维氏硬度压痕评级，一级合格；2.声发射弯曲法，开裂载荷≥1200N；3.球压痕法，裂纹长度<0.1mm。5.5说明大型风电齿轮圈在渗碳淬火后采用“压力淬火”技术的原理与效果。答案：通过多轴油缸施加0.5–2MPa可调压力，使零件在Ms点以上被强制限形，淬火冷却均匀，椭圆度可控制在≤0.15mm，硬度均匀性≤1.5HRC。6.计算题（每题10分，共30分）6.1某20CrMnTi齿轮要求渗碳层深1.2mm，工艺温度920℃，渗碳扩散两段法。已知在920℃碳在γFe中扩散系数D=2.8×10⁻¹¹m²/s，表面碳质量分数Cs=1.0%，心部C₀=0.2%，层深定义为C=0.4%处。用菲克第二定律误差函数解，计算强渗时间t₁（假设扩散时间t₂=0）。解：C(x,t)=C₀+(Cs−C₀)[1−erf(x/2√Dt)]0.4=0.2+0.8[1−erf(1.2×10⁻³/2√Dt)]erf(z)=0.75→z≈0.811.2×10⁻³=0.81×2√Dt→t=1.2²×10⁻⁶/(4×0.81²×2.8×10⁻¹¹)=1.95×10⁴s≈5.4h答案：强渗约5.4h。6.2某42CrMo轴直径80mm，要求表面硬度50HRC，有效硬化层深4mm。已知端淬曲线J4=42HRC，J8=32HRC，理想临界直径DI=95mm，淬火烈度H=0.35。用Grossmann法校核能否达到要求。解：D=80mm，DI=95mm，H=0.35→DI/D=1.19，查图得淬透层深≈0.45D=36mm>4mm，且表面硬度≈J4+ΔHRC=42+4=46HRC<50HRC，不足。改进：提高淬火烈度至H=0.5（快速油），DI/D不变，表面硬度可达50HRC。答案：原工艺不足，需提高H至0.5。6.3计算功率为100kW、频率10kHz的感应器对45钢圆柱（ϕ60mm）的电流透入深度δ及比功率P₀，并判断是否可一次淬火。已知：ρ=20×10⁻⁸Ω·m，μᵣ=60，f=10⁴Hzδ=503√(ρ/μᵣf)=503√(20×10⁻⁸/(60×10⁴))≈2.9mm比功率P₀=100×10³/(πDL)=100×10³/(π×0.06×0.1)=5.3MW/m²经验：一次淬火要求P₀≥2MW/m²且δ≥1.5mm，满足。答案：δ=2.9mm，P₀=5.3MW/m²，可一次淬火。7.综合分析题（每题15分，共30分）7.1某新能源汽车电机轴材料为38CrMoAl，要求表面硬度≥900HV，层深0.35mm，直线度≤0.05mm。原采用气体氮化520℃×30h，发现直线度超差0.12mm且脆性大。请提出改进工艺路线并说明理由。答案：1.预处理：调质940℃油淬+650℃回火→精加工留0.3mm余量；2.去应力退火580℃×2h，炉冷；3.离子氮化520℃×8h，氮势KN=0.8，辉光电压700V，减少保温时间以降低变形；4.退氮：520℃×2h，KN=0.2，降低白亮层；5.压力矫直+200℃×4h定型回火；6.精磨至尺寸，喷丸0.15mmA，消除磨削拉应力。效果：层深0.37mm，硬度920HV，直线度0.03mm，脆性一级。7.2某重载齿轮模数12，材料18CrNiMo76，要求渗碳层深3.0mm，齿面硬度58–62HRC，心部硬度35–42HRC，变形齿向公差≤0.08mm。现有设备：井式渗碳炉、真空高压气淬炉（20ba