表面技术期末考试试题（A卷）+标准答案（完整版）

表面技术期末考试试题（A卷）+标准答案（完整版）适用专业：材料工程、机械制造、焊接、模具、新能源材料专业考试时长：90分钟满分：100分难度：本科期末统考标准考试说明：闭卷考试；答案统一写在答题纸上；客观题唯一答案，主观题按采分点给分

一、填空题（每空1分，共20分）

材料表面技术按照工艺原理分为表面改性技术、表面薄膜技术、表面复合涂层技术三大类。

金属表面五大原始缺陷：表面氧化膜、吸附污染物、加工硬化层、表面微裂纹、残余应力。

工件表面预处理核心三步：脱脂除油、酸洗除锈、表面活化。

机械表面强化常用工艺：喷丸强化、滚压强化、镜面抛光。

化学热处理“三要素”：温度、时间、介质活性。

钢铁渗碳主要提升工件表面硬度、耐磨性，心部保持强韧性。

电镀体系三大组成：镀液、工件阴极、阳极电极。

热喷涂工艺分类：火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂。

物理气相沉积缩写PVD，化学气相沉积缩写CVD。

铝合金阳极氧化膜分为阻挡层、多孔层两层结构。表面技术四大核心作用：耐磨、耐蚀、耐热、装饰改性。

激光表面改性包含激光淬火、激光熔覆、激光合金化。

二、单项选择题（每题2分，共20分）

下列不属于表面改性技术的是（）

A.喷丸强化B.电镀铬C.激光淬火D.离子注入

钢铁工件除锈最常用工业酸洗剂为（）

A.氢氟酸B.盐酸/硫酸C.硝酸D.草酸

低温化学渗氮相比于渗碳最大优势是（）

A.成本更低B.工件变形极小C.硬度更高D.渗层更深

适合刀具、模具超硬涂层制备的工艺是（）

A.火焰喷涂B.PVD镀TiNC.油漆涂装D.热浸镀锌

热浸镀锌主要解决钢材（）性能问题

A.耐磨性B.高温耐热性C.大气耐腐蚀D.抗疲劳

CVD气相沉积工艺相比于PVD缺点是（）

A.膜层结合力弱B.沉积温度高、易基体退火软化C.纯度低D.无法批量生产

铝合金阳极氧化主要目的错误的是（）

A.提升耐腐蚀性B.表面染色装饰C.提升导电性能D.提高表面硬度

下列属于有机涂层表面技术的是（）

A.电泳涂装B.等离子喷涂C.离子渗硼D.化学镀镍

喷丸强化处理后工件表面性能变化正确的是（）

A.残余拉应力增大B.产生残余压应力、抗疲劳提升C.表面粗糙度降低D.基体韧性下降

表面技术中，膜层与基体属于机械结合的工艺是（）

A.电镀B.热喷涂C.气相沉积D.化学镀

三、多项选择题（每题3分，共15分，多选、少选、错选均不得分）

工业工件表面油污去除方法包含（）

A.溶剂脱脂B.碱性电化学脱脂C.超声波除油D.机械打磨除油

钢铁化学热处理常用工艺有（）

A.渗碳B.渗氮C.碳氮共渗D.阳极氧化

等离子喷涂涂层优点包括（）

A.耐高温B.耐磨耐蚀C.适合陶瓷、金属粉体D.工件无热变形

影响电镀镀层质量核心工艺参数（）

A.电流密度B.镀液温度C.PH值D.基体表面粗糙度

高能束表面技术包含（）

A.激光表面处理B.电子束改性C.离子注入D.手工抛光

四、名词解释（每题3分，共15分）

表面技术

化学镀表面残余应力

碳氮共渗

涂层结合力

五、简答题（每题6分，共18分）

简述工件表面预处理的必要性，以及预处理不合格带来的生产缺陷？

对比渗碳、渗氮两种化学热处理工艺优缺点及适用工况？

简述PVD与CVD工艺核心区别、工业适用场景？

六、综合论述题（12分）结合表面技术课程知识，论述齿轮类机械零件为何优先选用渗碳淬火+表面强化复合工艺？分析工艺选型、性能提升、生产成本、服役寿命四大维度。

=======================参考答案=======================

一、填空题答案

1.表面改性技术、表面薄膜技术2.残余应力3.酸洗除锈4.滚压强化5.介质活性6.表面硬度、耐磨性7.阳极电极8.等离子喷涂9.PVD10.多孔层11.装饰改性12.激光合金化

二、单选题答案

1.B2.B3.B4.B5.C6.B7.C8.A9.B10.B

三、多选题答案

1.ABCD2.ABC3.ABC4.ABCD5.ABC四、名词解释标准答案

表面技术：通过物理、化学、机械、冶金手段，改变材料表面成分、组织结构、形貌与应力状态，赋予基体耐磨、耐蚀、耐热、装饰等特殊性能的工程技术总称。

化学镀：不依靠外加电场，利用镀液内部还原剂氧化反应，在工件基体表面催化还原金属离子，沉积金属镀层的液相镀膜工艺。

表面残余应力：工件加工、热处理、表面处理结束后，无外力载荷条件下，材料表层内部残留的自平衡内应力，分为残余压应力、残余拉应力。

碳氮共渗：将钢铁工件置于含碳、氮活性介质中，高温下同时向表层渗入碳原子、氮原子，实现双元素化学热处理工艺。

涂层结合力：涂层与基体界面、涂层内部层间相互结合的作用力，是判定涂层脱落、失效的核心指标。

五、简答题参考答案

1、简述工件表面预处理必要性+缺陷危害（6分）

（1）必要性：工件表面存在油污、锈蚀、氧化皮、毛刺、硬化层，会阻隔膜层、涂层与基体结合；保证镀层、喷涂层、氧化膜结合牢固、均匀致密。（3分）（2）不合格危害：涂层起皮、脱落、鼓包；镀层针孔、裂纹、耐腐蚀性暴跌；局部结合失效，工件整体服役寿命大幅下降；产品批量报废。（3分）

2、渗碳、渗氮工艺对比（6分）

（1）渗碳：温度900℃左右，渗层厚、淬火后硬度高；工件热处理变形偏大；适合重载齿轮、轴类；心部韧性好；低温耐磨一般。（2分）（2）渗氮：温度500℃左右，无需二次淬火，工件变形极小；表面硬度极高、耐蚀耐磨优异；渗层薄、成本高；不适合重载冲击零件。（2分）（3）总结：重载冲击构件选渗碳；精密、低速、耐腐蚀零件选渗氮。（2分）

3、PVD、CVD核心区别+应用（6分）

（1）原理：PVD物理气相沉积，依靠蒸发、溅射物理成膜；CVD依靠气体化学反应沉积成膜。（2分）（2）温度：PVD低温、基体无软化；CVD高温，易造成钢材基体回火软化。（2分）（3）应用：PVD用于刀具TiN涂层、模具镀层；CVD用于半导体薄膜、高温防护陶瓷涂层。（2分）

六、综合论述题标准答案（12分）

1.工艺选型原因（3分）：齿轮服役工况复杂，齿面接触磨损、交变疲劳载荷、齿根弯曲应力大；单一整体淬火齿面耐磨差、心部易脆断；渗碳淬火强化齿面，复合喷丸优化表层应力，匹配齿轮工况。2.性能提升维度（4分）：①渗碳淬火：齿轮齿面高硬度、抗咬合、耐磨损；②心部低碳基体保持强韧，抗冲击、防断齿；③后续喷丸引入表面残余压应力，抑制微裂纹扩展，大幅提升接触疲劳寿命；④提升齿面耐腐蚀、抗氧化性能。3.生产成本维度（3分）：仅表层改性，无需整体高合金钢材，降低原材料成本；工艺成熟、批量工