2025年特种作业(热处理工艺)试题及答案

2025年特种作业(热处理工艺)试题及答案1.单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项的字母填在括号内）1.145钢在860℃淬火后获得马氏体组织，其硬度主要取决于（）。A.奥氏体晶粒度B.冷却速度C.碳的质量分数D.回火温度答案：C1.2下列哪种冷却介质在20℃时的冷却能力最强（）。A.10%NaCl水溶液B.20号机械油C.真空D.60℃热水答案：A1.3渗碳层出现网状碳化物，最有效的消除工艺是（）。A.一次淬火+低温回火B.正火+二次淬火C.等温退火D.调质答案：B1.4铝合金T6处理中“T6”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+回火答案：B1.5高速钢W6Mo5Cr4V2淬火后需在560℃回火三次，其主要目的是（）。A.降低残余奥氏体B.提高红硬性C.消除应力D.以上全部答案：D1.6感应加热淬火的淬硬层深度与（）关系最小。A.电流频率B.比功率C.工件直径D.感应器颜色答案：D1.7下列哪项不是渗氮层的主要性能特征（）。A.高硬度B.高疲劳强度C.高塑性D.良好耐蚀性答案：C1.8球化退火前若组织为片状珠光体，应首先进行（）。A.去应力退火B.正火C.调质D.等温退火答案：B1.9在真空气淬中，常用冷却气体是（）。A.氢气B.氦气C.氮气D.氧气答案：C1.10计算理想临界直径DI时，需要已知（）。A.化学成分与奥氏体晶粒度B.冷却速度C.淬火介质温度D.回火硬度答案：A1.11下列哪种缺陷最可能由淬火加热温度过高引起（）。A.软点B.过热C.脱碳D.氧化答案：B1.12对30CrMnSiA钢进行等温淬火，常采用的等温温度区间是（）。A.160~200℃B.260~320℃C.400~450℃D.550~600℃答案：B1.13渗碳层有效硬化层深度（CHD）的测量基准硬度一般为（）。A.350HVB.450HVC.550HVD.650HV答案：C1.14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：B1.15下列哪种热处理后工件尺寸变化最小（）。A.马氏体淬火B.贝氏体等温淬火C.渗碳淬火D.碳氮共渗答案：B1.16回火脆性区通常在（）温度范围。A.150~200℃B.250~400℃C.450~550℃D.600~700℃答案：B1.17真空淬火炉的冷却压力一般最高可达（）。A.0.2barB.2barC.10barD.20bar答案：C1.18下列哪种材料最适合用离子渗氮（）。A.纯铜B.38CrMoAlC.1Cr18Ni9TiD.T8答案：B1.19钢件表面出现“亮斑”缺陷，最可能的原因是（）。A.欠热B.过烧C.脱碳D.石墨化答案：C1.20评定渗碳层碳浓度梯度最常用的方法是（）。A.金相法B.硬度梯度法C.化学剥层法D.磁粉法答案：C2.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，多选少选均不得分）2.1下列哪些因素会增大淬火变形（）。A.加热温度不均B.工件结构对称C.冷却激烈且方向性强D.残余奥氏体多答案：A、C、D2.2渗碳淬火齿轮磨削裂纹的预防措施包括（）。A.降低表面碳浓度B.提高回火温度C.采用喷丸强化D.选用高粘度油淬答案：A、B、C2.3下列属于化学热处理的是（）。A.渗硼B.渗铝C.碳氮共渗D.激光熔覆答案：A、B、C2.4影响感应加热比功率选择的参数有（）。A.淬硬层深度B.材料淬透性C.电源频率D.工件表面粗糙度答案：A、B、C2.5下列哪些缺陷可在淬火后回火前采用磁粉检测发现（）。A.淬火裂纹B.夹杂C.脱碳D.软点答案：A、B2.6铝合金人工时效温度高于200℃时可能出现（）。A.过时效B.硬度下降C.晶间腐蚀敏感性增加D.强度升高答案：A、B、C2.7下列哪些属于表面淬火（）。A.火焰淬火B.感应淬火C.激光淬火D.整体盐浴淬火答案：A、B、C2.8真空热处理优点包括（）。A.无氧化B.脱脂作用C.表面光亮D.成本低答案：A、B、C2.9评定钢材淬透性常用试验方法有（）。A.端淬试验B.洛氏硬度试验C.理想临界直径法D.断口检验答案：A、C2.10下列哪些措施可降低渗氮层脆性（）。A.控制表面氮浓度≤11%B.采用二段渗氮C.渗氮后抛光D.提高氨分解率答案：A、B、D3.填空题（每空1分，共30分）3.145钢正常淬火温度区间为________℃，油淬后硬度约为________HRC。答案：840~860；55~583.2渗碳层中碳的质量分数一般控制在________%，共析层厚度应占总层深的________%。答案：0.8~1.0；50~703.3铝合金固溶处理越及时，时效后抗拉强度可提高________MPa，转移时间每延长10s，强度下降约________MPa。答案：30~50；5~83.4感应加热电流频率f与淬硬层深度δ的经验关系为δ≈________/√f（mm，f单位Hz）。答案：5003.5钢中合金元素提高淬透性的强弱顺序（由强到弱）为________>________>________>Ni。答案：Mo；Mn；Cr3.6真空回火时为防止元素蒸发，通常回充________气体，压力控制在________Pa。答案：高纯N₂；2×10⁴~5×10⁴3.7球化退火后，碳化物球化率应≥________%，硬度应≤________HBW。答案：80；1703.8离子渗氮辉光放电正常工作时，工件表面覆盖一层________辉光，电压一般为________V。答案：紫；400~7003.9高速钢回火二次硬化峰出现在________℃，此时硬度比淬火态提高________HRC。答案：560；1~23.10渗碳层出现黑色组织，其本质是________与________的混合组织。答案：屈氏体；贝氏体3.11铝合金T73处理较T6处理，抗应力腐蚀寿命提高________倍，但强度下降________%。答案：5~10；10~153.12钢件淬火后残余压应力最大值位于________层，其数值可达________MPa。答案：表面；400~8003.13真空气淬冷却气体流速通常设计为________m/s，气体消耗量约为________Nm³/t。答案：80~150；50~1003.14评定渗氮层深度的标准硬度压痕载荷为________g，界限硬度为基体硬度+________HV。答案：100；503.15碳氮共渗温度一般比渗碳低________℃，其渗速比渗碳快________%。答案：50~80；20~304.简答题（每题8分，共40分）4.1简述淬火裂纹产生的三大必要条件，并给出相应的现场控制措施。答案：必要条件：①拉应力峰值超过材料断裂强度；②存在缺陷（夹杂、刀痕）；③脆性组织（未回火马氏体）。控制：①控制冷却速度，采用分级或等温淬火；②倒圆锐角，喷丸强化；③及时回火，避开第一类回火脆性区。4.2说明38CrMoAl钢渗氮后出现“白亮层”过厚带来的危害及补救工艺。答案：危害：硬度高脆性大，易剥落；磨削裂纹敏感；疲劳寿命下降。补救：①530℃×6h退氮处理，氨分解率≥80%；②精磨去除0.02~0.03mm；③重新二段渗氮，降低氨分解率至25~35%，控制白亮层≤8μm。4.3比较火焰淬火与感应淬火在设备投资、能耗、变形、适用批量方面的差异。答案：设备投资：火焰低，感应高；能耗：火焰高30~50%，感应节电；变形：火焰大，感应小；批量：火焰适合单件小批，感应适合大批大量。4.4写出铝合金时效硬化析出序列（以Al4%Cu为例），并指出峰值硬度对应的亚稳相。答案：过饱和固溶体→GP区→θ″→θ′→θ(Al₂Cu)。峰值硬度对应θ″+少量θ′混合相。4.5列举三种现场快速判定渗碳层深度的方法，并给出误差范围。答案：①断口法：目测灰色层厚，误差±0.1mm；②硬度钳法：载荷60kg，误差±0.05mm；③涡流电导法：误差±0.03mm，需标定。5.综合应用题（共90分）5.1计算题（20分）某40Cr钢棒直径60mm，长500mm，要求表面硬度≥50HRC，心部硬度≥35HRC。已知端淬试验J9=42HRC，J15=35HRC，理想临界直径DI=55mm。问：（1）计算该棒在水淬（H=2.0）条件下的有效硬化层深度（以50HRC为界）；（10分）（2）若改用油淬（H=0.4），能否满足心部要求？给出计算过程。（10分）答案：（1）查Grossmann图，DI=55mm，H=2.0，得Dcrit≈55×2=110mm，60mm<110mm，表面可淬透。由端淬曲线插值，50HRC对应距端部距离≈5.5mm，换算圆棒有效硬化层≈0.8×5.5=4.4mm。（2）油淬H=0.4，Dcrit=55×0.4=22mm，60mm>22mm，心部冷速不足。查端淬曲线J15=35HRC对应距端部15mm，换算圆棒心部硬度≈J15=35HRC，刚好满足，但安全系数不足，建议改材质或提高淬透性。5.2工艺设计题（25分）某汽车变速箱20CrMnTi齿轮，模数3.5，齿面要求硬度58~62HRC，有效硬化层深0.6~0.9mm，心部硬度30~42HRC，给出完整热处理工艺路线（温度、时间、介质、设备），并说明各工序目的。答案：路线：①预处理：正火950℃×1.5h空冷，细化晶粒；②渗碳：930℃×4h，碳势1.15%，滴注式可控气氛炉；③扩散：930℃×2h，碳势0.85%，降碳梯度；④预冷淬火：830℃×0.5h，120℃热油淬（H≈0.5），减少变形；⑤清洗：80℃热水喷淋；⑥回火：180℃×2h空冷，去除应力；⑦喷丸：0.3Amm弧高，强化齿根；⑧磨削：留量0.05mm；②~④在多用炉连续生产线完成，采用压淬工装，变形≤0.05mm。5.3缺陷分析题（20分）某42CrMo轴调质后硬度248HBW，抗拉强度900MPa，机加工后发现表面网状裂纹，磁粉检测显示裂纹深度0.3mm，呈沿晶特征。给出产生原因、检验方法、返修方案及预防措施。答案：原因：淬火温度过高（≥880℃）导致晶界氧化，晶粒粗大；冷却过快，表面拉应力大。检验：金相观察晶界氧化层深度，SEM确认沿晶；硬度梯度检测。返修：①车削去除0.5mm；②重新调质：850℃×1h油淬，580℃×2h回火；③二次探伤合格。预防：①控制淬火温度≤850℃；②采用保护气氛；③分级淬火；④及时回火。5.4经济对比题（15分）年产10万件汽车连杆，单重1.2kg，比较“调质+感应淬火”与“渗碳淬火”两种方案的设备投资、能耗、单件总成本（给出计算式与结果）。答案：调质+感应：设备投资=感应电源+淬火机床=300万元；能耗=0.3kWh/kg×1.2kg=0.36kWh；单件成本=材料+能耗+人工+折旧=12+0.36×0.8+1.5+0.8=14.9元。渗碳：设备投资=连续渗碳炉=1200万元；能耗=1.2kWh/kg×1.2kg=1.44kWh；单件成本=12+1.44×0.8+2+3=18.15元。结论：调质+感应方案节省3.25元/件，年节省325万元，投资回收期≈(1200300)/325≈2.8年。5.5综合工艺改进题（10分）某企业