2025年热处理工(中级高级技师)考试模拟试卷及答案解析

2025年热处理工(中级高级技师)考试模拟试卷及答案解析1.单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个正确答案，请将正确选项的字母填入括号内）1.120CrMnTi钢经920℃渗碳后，为细化心部组织，应选用的预备热处理是（）A.正火  B.完全退火  C.调质  D.去应力退火答案：C1.2真空高压气淬常用的冷却气体是（）A.氢气  B.氦气  C.氮气  D.二氧化碳答案：C1.3下列哪种组织在相同硬度下具有最高的冲击韧度（）A.回火马氏体  B.回火托氏体  C.回火索氏体  D.珠光体答案：C1.4测定渗氮层深度的标准试验方法是（）A.维氏硬度梯度法  B.金相法  C.断口法  D.洛氏硬度法答案：A1.5在可控气氛多用炉中，CO2含量升高时，碳势将（）A.升高  B.降低  C.不变  D.先升后降答案：B1.6高速钢W6Mo5Cr4V2淬火后，560℃三次回火的主要目的是（）A.降低残余奥氏体含量  B.提高红硬性  C.消除网状碳化物  D.细化晶粒答案：A1.7感应加热淬火的频率越高，则（）A.淬硬层越深  B.淬硬层越浅  C.功率因数越低  D.设备效率越低答案：B1.8铝合金固溶处理后的停放效应是指（）A.强度下降  B.耐蚀性提高  C.自然时效强化能力下降  D.晶粒长大答案：C1.9下列哪种缺陷最可能因淬火冷却不足而产生（）A.磨削裂纹  B.淬火裂纹  C.软点  D.脱碳答案：C1.10离子渗氮时，起辉电压主要取决于（）A.气体压力  B.工件温度  C.阴极材料  D.阳极电压答案：A1.11渗碳层中出现网状渗碳体的根本原因是（）A.渗碳温度过高  B.渗碳后冷却慢  C.淬火温度低  D.回火不足答案：B1.12对38CrMoAl钢进行渗氮，渗氮前调质硬度应控制在（）A.28～32HRC  B.32～36HRC  C.36～40HRC  D.40～45HRC答案：B1.13下列哪种冷却介质在马氏体转变区冷速最慢（）A.质量分数10%NaCl水溶液  B.快速淬火油  C.真空高压气淬  D.硝盐答案：D1.14球化退火后，T12钢的理想组织是（）A.片状珠光体+网状渗碳体  B.球状珠光体  C.索氏体  D.贝氏体答案：B1.15下列哪项不是真空热处理优点（）A.无脱碳  B.变形小  C.设备投资低  D.表面光亮答案：C1.16在淬火冷却中，为减少45钢齿轮内孔变形，应采用的工艺是（）A.预冷淬火  B.双液淬火  C.分级淬火  D.等温淬火答案：C1.17测定钢的淬透性端淬试验中，试样长度方向硬度下降50%HRC处距水冷端的距离称为（）A.Jominy指数  B.临界直径  C.半马氏体区  D.淬硬层深答案：C1.18下列哪种铝合金不可热处理强化（）A.2A12  B.7A04  C.3A21  D.6A02答案：C1.19渗碳齿轮磨削裂纹的宏观形态通常为（）A.平行于磨削方向的直线  B.网状龟裂  C.放射状  D.45°斜裂纹答案：B1.20在可控气氛中，碳势控制常用氧探头，其电动势与碳势的关系是（）A.线性正比  B.线性反比  C.对数关系  D.指数关系答案：C1.21下列哪种组织在光学显微镜下呈黑色针状（）A.上贝氏体  B.下贝氏体  C.马氏体  D.珠光体答案：B1.22对GCr15钢进行等温淬火，等温温度一般选（）A.160～200℃  B.220～260℃  C.300～350℃  D.450～500℃答案：B1.23下列哪种缺陷可用酸蚀低倍检验发现（）A.白点  B.脱碳  C.非金属夹杂  D.晶粒度答案：A1.24感应淬火后，自回火温度大约相当于（）A.150℃  B.250℃  C.350℃  D.450℃答案：B1.25下列哪种元素最能提高钢的回火稳定性（）A.Si  B.Mn  C.P  D.S答案：A1.26在真空回火时，为防止MnS挥发污染炉膛，应通入（）A.氮气  B.氩气  C.氢气  D.氧气答案：B1.27下列哪种热处理后工件尺寸变化最小（）A.盐浴淬火  B.真空高压气淬  C.水淬  D.双液淬火答案：B1.28对42CrMo钢锻件进行调质，淬火后高温回火温度应高于（）A.450℃  B.500℃  C.560℃  D.650℃答案：C1.29下列哪种检测方法可定量测定残余奥氏体含量（）A.金相法  B.X射线衍射法  C.磁性法  D.硬度法答案：B1.30下列哪项不是淬火裂纹产生的直接原因（）A.组织应力  B.热应力  C.原材料带状组织  D.表面脱碳答案：D2.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下列哪些措施可有效减少大型锻件淬火开裂（）A.降低淬火温度  B.预冷淬火  C.阶梯升温  D.及时回火  E.提高含碳量答案：ABD2.2渗碳层出现黑色组织的防止方法有（）A.提高渗碳后冷却速度  B.降低渗碳气氛氧势  C.渗后磨削余量>0.2mm  D.重新加热淬火  E.提高淬火油温答案：ABD2.3下列属于表面淬火缺陷的有（）A.软带  B.过热熔融  C.硬度不足  D.淬硬层深超差  E.脱碳答案：ABCD2.4下列哪些属于铝合金固溶处理参数（）A.固溶温度  B.转移时间  C.时效温度  D.冷却速度  E.装炉量答案：ABD2.5下列哪些因素会影响钢的淬透性（）A.奥氏体晶粒度  B.合金元素  C.原始组织  D.淬火介质  E.工件尺寸答案：ABC2.6下列哪些属于化学热处理（）A.渗碳  B.碳氮共渗  C.渗硼  D.渗铝  E.感应淬火答案：ABCD2.7下列哪些缺陷可用磁粉检测发现（）A.淬火裂纹  B.磨削裂纹  C.锻造折叠  D.白点  E.疏松答案：ABC2.8下列哪些属于回火脆性敏感元素（）A.P  B.Sn  C.Sb  D.Mo  E.Ni答案：ABC2.9下列哪些属于真空热处理设备组成部分（）A.真空泵组  B.热交换器  C.风扇电机  D.石墨加热体  E.氧探头答案：ABCD2.10下列哪些属于热处理工艺验证内容（）A.硬度抽检  B.金相组织评级  C.变形量测量  D.残余应力测试  E.化学成分复验答案：ABCD3.填空题（每空1分，共20分）3.1钢的Ac3温度是指亚共析钢在加热时________完全转变为奥氏体的终了温度。答案：铁素体3.2渗碳层有效硬化层深度测定，常用________硬度法，载荷为________kgf。答案：维氏，13.3离子渗氮辉光放电正常工作的气压范围是________Pa。答案：100～5003.4铝合金固溶处理转移时间一般控制在________s以内，防止________析出。答案：15，平衡相3.520钢渗碳后，淬火温度应高于________℃但低于________℃，防止晶粒粗大。答案：Ac3，9503.6真空高压气淬常用的气体压力为________bar，气体流速可达________m/s。答案：5～20，100～2003.7回火马氏体脆性出现的温度区间是________℃，可通过________回火避免。答案：250～400，低温3.8感应淬火淬硬层深度δ与电流频率f的经验关系为δ≈________/√f（mm，f单位kHz）。答案：5003.9球化退火前，若组织中存在严重________，应先进行________退火。答案：网状渗碳体，正火3.10测定钢的淬透性端淬试样直径为________mm，长度为________mm。答案：25，1003.11白点缺陷的本质是________在钢中聚集形成的________裂纹。答案：氢，内部3.12高速钢回火二次硬化峰值温度约为________℃，主要强化相为________。答案：560，M2C3.13可控气氛中，CO2红外仪测量范围一般为________ppm，响应时间________s。答案：0～2000，<303.14铝合金时效强化遵循________方程，析出序列为________。答案：Avrami，GP区→θ″→θ′→θ3.15大型锻件调质后，为消除残余应力，可采用________冷却+________回火。答案：炉冷，高温4.简答题（每题6分，共30分）4.1简述渗碳齿轮淬火后出现磨削裂纹的原因及预防措施。答案：原因：1.渗碳层表面存在高碳马氏体+残余奥氏体，组织应力大；2.磨削参数不当，表面瞬时温升>300℃，产生磨削拉应力；3.残余奥氏体在磨削热作用下转变为马氏体，体积膨胀，叠加拉应力导致开裂。预防措施：1.渗碳后低温时效或冰冷处理，降低残余奥氏体；2.降低磨削进给量，采用多次小进给；3.选用软砂轮，保证冷却充分；4.磨削前进行一次200℃×2h去应力回火；5.控制渗碳层碳浓度≤0.9%，避免网状碳化物。4.2说明真空高压气淬与传统油淬相比的优缺点。答案：优点：1.无脱碳、无氧化，表面光亮；2.变形小，尺寸稳定性高；3.环保，无油烟、废油；4.可实现局部冷却控制，减少硬度梯度；5.易于自动化。缺点：1.设备投资高；2.冷却强度低于油淬，对大截面高淬透性钢易出现硬度不足；3.气体消耗量大，运行成本高；4.对炉膛密封、风机可靠性要求高；5.需配套热交换器，系统复杂。4.3写出铝合金7050T7451的热处理工艺路线并解释各步骤目的。答案：路线：固溶处理（477℃×2h）→室温水淬→预拉伸（永久变形1.5%～3%）→人工时效（121℃×24h）。目的：固溶使η(MgZn2)相充分溶解，获得过饱和固溶体；水淬抑制平衡相析出；预拉伸消除淬火残余应力，减少加工变形；双级时效（T74）使GP区+η′弥散析出，达到强度与耐蚀性最佳匹配，提高抗应力腐蚀开裂性能。4.4简述如何利用端淬试验数据计算某钢的临界直径D0。答案：1.在端淬曲线上找出半马氏体区硬度值（如45HRC）对应距水冷端距离J；2.根据Grossman图或公式D0=J×k，其中k为淬火烈度系数，水淬k≈1.0，油淬k≈0.4；3.考虑工件尺寸、形状修正，引入理想直径Di，通过Di=D0×f，f为形状系数（圆柱体f≈1.0，板件f≈0.9）；4.最终得到该钢在实际淬火条件下的临界直径，用于选材及工艺制定。4.5说明离子渗氮“溅射吸附”模型及如何控制化合物层厚度。答案：模型：1.阴极溅射：高能N+轰击工件表面，Fe原子被溅射脱离；2.吸附：溅射Fe与活性N结合生成FeN，沉积在表面；3.分解：FeN不稳定，分解为εFe23N+γ′Fe4N，形成化合物层。控制厚度：1.降低气氛氮势，减少N+密度；2.提高温度，促进N扩散，减少表面富集；3.降低电压，减少溅射速率；4.采用脉冲电源，占空比<30%，延长扩散时间；5.预氧化或镀镍阻挡层，抑制化合物层生长。5.应用题（共50分）5.1计算题（10分）某42CrMo钢轴φ80mm，要求调质后表面硬度28～32HRC。已知：Ac3=800℃，Ms=310℃，油淬临界直径D0=45mm，实际淬火烈度H=0.35。问：（1）该轴能否淬透？（2）若不能，应如何调整工艺？答案：（1）理想临界直径Di=D0×H=45×0.35=15.75mm，远小于80mm，故不能淬透。（2）措施：1.提高淬火烈度，选用快速淬火油或水淬油双液淬火；2.提高淬火温度至820℃，增加奥氏体稳定性；3.采用感应淬火代替整体淬火，保证表面硬度；4.更换淬透性更高的钢种，如40CrNiMo。5.2工艺设计题（15分）某20CrMnTi汽车从动齿轮，模数4mm，齿宽30mm，技术要求：渗碳层深1.0～1.3mm，表面硬度58～62HRC，心部硬度32～45HRC，金相组织：碳化物≤5级，残余奥氏体≤4级。设计完整热处理工艺路线，并说明各参数依据。答案：路线：1.预备热处理：930℃渗碳，碳势1.15%，强渗4h→扩散2h，层深达1.15mm；2.降温至860℃，保温0.5h直接油淬，淬火油温度60℃，搅拌速度3m/s；3.冰冷处理：80℃×2h，降低残余奥氏体；4.低温回火：180℃×3h，表面硬度60HRC；5.喷丸强化：弧高0.35mmA，覆盖率200%，提高疲劳强度。依据：1.层深=0.63√t，t=6h满足1.15mm；2.860℃淬火可兼顾心部铁素体<5%；3.冰冷处理使Ar含量由25%降至<10%；4.低温回火保留高硬度；5.喷丸引入残余压应力，提高弯曲疲劳极限30%。5.3缺陷分析题（10分）某38CrMoAl主轴离子渗氮后，表面出现0.08mm厚白亮层，硬度>1200HV，脆性大，磨削时崩落。分析原因并提出改进方案。答案：原因：1.氮势过高，ε相大量生成；2.温度偏低（480℃），扩散不足，表面氮浓度>11%；3.溅射过度，FeN沉积速率>扩散速率；4.未进行预氧化，表面活性高。改进：1.降低N2/H2比至1:9，氮势下降；2.提高温度至530℃，促进扩散；3.采用脉冲电源，占空比20%，减少溅射；4.增加扩散期，总时间延长至30h；5.渗后300℃×2h退氮，降低表面氮浓度，获得0.02mm化合物层，韧性提高。5.4综合计算题（15分）某工厂采用连续式网带炉对M8×308.8级螺栓进行调质，材料35钢，要求硬度22～27HRC。已知：网带速度0.2m/min，加热区长度6m，淬火介质为快速淬火油，油温60℃。试计算：（1）加热时间；（2）淬火后能否达到硬度要求；（3）若不合格，提出两种可行方案并给出参数。答案：（1）加热时间t=6/0.2=30min。（2）35钢水淬临界直径D0=12mm，油淬H=0.5，Di=6mm，M8螺栓有效厚度8mm，接近临界值，硬度仅达20HRC，不合格。（3）方案A：提高碳含量至0.40%，改为40钢，油淬硬度可达25HRC；方案B：采用水淬油双液淬火，水淬3s后转油冷，硬度可达28HRC，需控制水淬时间防止裂纹；方案C：选用淬透性更好的ML40Cr钢，油淬硬度稳定26HRC。6.论述题（共30分，每题15分）6.1结合实例论述残余应力对渗碳齿轮弯曲疲劳寿命的影响机制及控制策略。答案：机制：1.渗碳淬火后表面呈残余压应力，可抵消外载荷拉应力，抑制疲劳裂纹萌生；2.若磨削不当，