2025年热处理工(高级)考试试卷及答案

2025年热处理工(高级)考试试卷及答案一、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）1.20CrMnTi钢经920℃渗碳后空冷，再860℃油淬+200℃回火，其渗层组织最可能是（）A.高碳马氏体+残余奥氏体B.低碳马氏体+铁素体C.珠光体+铁素体D.贝氏体+索氏体答案：A2.下列哪种淬火介质在650～550℃区间冷速最大（）A.15%NaCl水溶液B.快速淬火油C.60℃水D.聚合物水溶液（PAG10%）答案：A3.高速钢W6Mo5Cr4V2经1240℃淬火后，回火次数通常选择（）A.1次B.2次C.3次D.4次答案：C4.感应加热淬火的淬硬层深度主要取决于（）A.电流频率B.功率密度C.加热时间D.冷却水压答案：A5.下列退火工艺中，所得组织最软的是（）A.完全退火B.球化退火C.去应力退火D.等温退火答案：B6.铝合金2A12固溶后室温停放48h再进行时效，其强度下降的现象称为（）A.过时效B.回归C.自然时效D.停放效应答案：D7.渗氮件表面出现“亮皮”缺陷，其主要原因是（）A.氨分解率过低B.渗氮温度过高C.渗氮前表面脱碳D.渗氮后冷却过快答案：C8.下列哪种热处理后工件尺寸变化最小（）A.马氏体淬火+低温回火B.贝氏体等温淬火C.调质处理D.正火答案：B9.计算理想临界直径DI时，不需考虑的参数是（）A.奥氏体晶粒度B.碳含量C.合金元素当量D.淬火介质温度答案：D10.真空淬火油与常压淬火油相比，其特性是（）A.闪点低B.冷却速度高C.蒸气压高D.抗氧化性差答案：B11.下列哪种材料最适合采用碳氮共渗（）A.38CrMoAlB.20CrC.QT6003D.4Cr5MoSiV1答案：B12.回火索氏体与索氏体相比，其性能特点是（）A.强度高、塑性低B.强度低、塑性高C.综合性能更好D.硬度高、韧性低答案：C13.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：C14.下列哪种缺陷最可能在调质件磁粉探伤时发现（）A.过烧裂纹B.淬火裂纹C.回火脆性裂纹D.锻造折叠答案：B15.气体渗碳时，碳势控制最常用的传感器是（）A.氧探头B.红外仪C.露点仪D.热导仪答案：A16.铝合金固溶处理转移时间一般要求不超过（）A.5sB.15sC.30sD.60s答案：B17.下列哪种组织最易产生磨削裂纹（）A.回火马氏体B.贝氏体C.残余奥氏体D.珠光体答案：C18.渗硼层最高硬度可达（）A.500HVB.800HVC.1200HVD.2000HV答案：D19.下列哪种元素对回火脆性敏感性贡献最大（）A.SiB.MnC.PD.Ni答案：C20.真空回火时为防止回火色，炉内压力通常控制在（）A.0.1PaB.1PaC.10PaD.100Pa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有（）A.渗碳B.碳氮共渗C.渗硼D.离子渗氮E.高频淬火答案：ABCD22.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E.淬火介质答案：ABCD23.下列属于淬火缺陷的有（）A.硬度不足B.软点C.变形D.开裂E.脱碳答案：ABCD24.下列可提高铝合金时效强化效果的做法有（）A.提高固溶温度B.缩短转移时间C.降低时效温度D.采用双级时效E.增加冷变形答案：BDE25.下列属于非调质钢的有（）A.45B.F35MnVSC.40CrD.12Mn2VBE.35CrMo答案：BD26.下列关于马氏体形态说法正确的有（）A.低碳马氏体呈板条状B.高碳马氏体呈针片状C.板条马氏体韧性高D.片状马氏体硬度高E.马氏体含碳量越高Ms越高答案：ABCD27.下列属于感应淬火频率范围的有（）A.0.5kHzB.2kHzC.10kHzD.200kHzE.1MHz答案：ABCDE28.下列关于回火脆性说法正确的有（）A.第一类回火脆性不可逆B.第二类回火脆性可逆C.回火后快冷可抑制第二类回火脆性D.含Mo钢可减轻第二类回火脆性E.第一类回火脆性出现在250～400℃答案：ABCDE29.下列属于真空热处理优点的有（）A.无氧化B.脱气C.脱脂D.变形小E.成本低答案：ABCD30.下列关于渗氮层组织说法正确的有（）A.白亮层为ε相B.扩散层为αFe中固溶氮C.白亮层硬度高D.白亮层脆性大E.扩散层可提高疲劳强度答案：ABCDE三、填空题（每空1分，共20分）31.钢淬火后获得马氏体的最小冷却速度称为________。答案：临界冷却速度32.渗碳层有效硬化层深度通常以________硬度值为界限。答案：550HV33.铝合金固溶处理温度一般比共晶温度低________℃。答案：5～1034.感应淬火淬硬层深度δ（mm）与频率f（kHz）的经验关系为δ≈________。答案：500/√f35.真空淬火油的真空度一般要求≤________mbar。答案：536.回火马氏体经________℃以上回火后，碳化物开始聚集长大。答案：40037.渗氮温度通常控制在________℃。答案：500～57038.高速钢回火后二次硬化峰出现在________℃。答案：550～57039.碳氮共渗温度一般比渗碳温度低________℃。答案：50～10040.测定端淬试样硬度时，距水冷端________mm处硬度下降最陡。答案：10～2041.铝合金自然时效时间一般不少于________天。答案：742.渗硼层与基体结合界面呈________形，有利于提高结合强度。答案：锯齿43.非调质钢控轧控冷后组织为________。答案：铁素体+珠光体44.真空回火冷却时常用________气体进行快冷。答案：N₂45.离子渗氮辉光放电电压通常为________V。答案：400～80046.钢中________元素显著提高Ms点。答案：Co47.调质处理即________+高温回火。答案：淬火48.铝合金过时效组织特征为________质点粗化。答案：θ′49.渗碳层碳化物网状检验采用________腐蚀。答案：硝酸酒精50.热处理工艺符号中“C”表示________冷却。答案：炉冷四、简答题（每题5分，共30分）51.简述渗碳缓冷后直接淬火与一次淬火的区别及适用条件。答案：渗碳后随炉冷至室温再重新加热淬火称为一次淬火，可细化心部组织，适合晶粒不易长大的钢；渗碳后预冷至830～850℃直接淬火可减少加热次数、节能，适合本质细晶粒钢或渗层要求浅、变形要求严的零件。52.说明铝合金双级时效的工艺要点及目的。答案：第一级低温预时效（100～120℃，2～8h）形成高密度GP区；第二级升高温度（150～180℃，4～24h）使GP区转化为亚稳θ′相。目的：提高强度、抗应力腐蚀性能，减少晶界无析出带。53.列举三种常见回火缺陷并给出预防措施。答案：①硬度低——回火温度偏高或时间偏长，应校核仪表、缩短时间；②回火脆性——回火后快冷或加Mo；③回火裂纹——淬火后及时回火、避免带尖角、控制升温速度≤50℃/h。54.简述真空高压气淬（HPGQ）替代油淬的优势与局限。答案：优势：无氧化、无油污、变形小、可在线自动化；局限：冷却能力低于油，对高淬透性钢有效，对低淬透性厚大件需≥20barHe/N₂，设备成本高。55.说明如何用端淬曲线评估钢的淬透性并给出示例。答案：取φ25mm×100mm标准试样，920℃奥氏体化后水冷一端，测距水冷端每隔1.5mm硬度，绘J=HRCx曲线；如40Cr钢J=42HRC/9mm表示距水冷端9mm处硬度42HRC，可推算φ50mm棒油淬表面硬度≈42HRC。56.简述离子渗氮“溅射沉积”机制及其对渗层质量的影响。答案：辉光放电使NH₃分解出N⁺，轰击阴极工件表面，溅射Fe原子与N结合生成FeN沉积，随后分解为εFe₂₋₃N+γ′Fe₄N。溅射清洁表面、激活扩散，渗层致密、白亮层薄且结合好，可控制氮势降低脆性。五、综合应用题（共60分）57.（计算题，10分）某40Cr钢φ60mm棒料，要求表面硬度≥50HRC，心部≥35HRC。已知理想临界直径DI=45mm，淬火烈度H=0.35（油淬），求能否满足要求并给出改进方案。答案：查端淬曲线，距表面3/4R处应≥35HRC；DI=45mm，H=0.35，查图得淬透倍数f≈0.75，有效直径De=DI×f=45×0.75=33.75mm＜60mm，故心部硬度低于35HRC。改进：①改钢种42CrMo（DI≈60mm）；②提高淬火烈度H=0.5（快速油或水淬）；③增加调质前锻造比细化晶粒；④采用淬火回火后感应加热表面淬火，保证表面≥50HRC，心部保持调质态35～38HRC。58.（分析题，10分）某汽车齿轮20CrMnTi经920℃渗碳1.2mm，降温至820℃直接油淬，180℃回火2h，装配早期出现齿顶崩裂。给出失效原因及改进工艺。答案：失效原因：①渗层碳浓度过高（C≥1.0%），形成粗大块状碳化物，脆性大；②直接淬火温度偏低，心部出现大量铁素体，强韧性不足；③回火不足，残余奥氏体＞30%，磨削应力诱发马氏体相变开裂。改进：①渗碳强渗期碳势1.0%，扩散期降至0.8%，最终表面C0.8%；②渗后空冷，再880℃二次油淬，提高心部淬透性；③回火提高至200℃×3h，残余奥氏体＜15%；④磨削后150℃×2h去应力。59.（综合题，20分）某航空铝合金7075T6机翼梁，要求抗拉强度≥540MPa，屈服≥480MPa，延伸≥7%，抗应力腐蚀KISCC≥20MPa√m。现给出固溶475℃×40min、室温水淬、120℃×24h单级时效，测试仅达520MPa，KISCC=15MPa√m。请重新设计热处理工艺并给出依据。答案：采用双级时效：固溶475℃×40min，室温水淬，转移≤15s；第一级100℃×6h，第二级170℃×8h。理由：低温预时效形成高密度GPⅡ区，第二级高温促进η′相均匀析出，晶界η相断续，减少无析出带；强度提高σb≈550MPa，σ0.2≈490MPa，δ≈8%，KISCC≈25MPa√m，满足指标。控制：炉温±2℃，时效后空冷，24h内检测硬度。60.（工艺设计题，20分）某φ80mm×200mm42CrMo液压缸活塞杆，要求表面硬度55±2HRC，硬化层深3～5mm，全长弯曲≤0.20mm。请设计完整热处理流程（含预备热处理、表面淬火、回火、检测、矫直、去应力），并给出工艺参数、设备选型、检验项目及判据。答案：1）预备热处理：调质850℃×1h油淬，580℃×2h回火水冷，硬度28～32HRC，全长弯曲≤0.10mm。2）表面淬火：采用立式中频淬火机床，频率8kHz，比功率1.2kW/cm²，连续淬火速度2mm/s，喷水压力0.3MPa，水温25℃，回水温度≤50℃。3）回火：立式井式炉180℃×3h空冷，硬度55±2HRC，层深3.8mm（GB/T56172005，550