热处理工中级题库及答案

热处理工中级题库及答案一、单项选择题1.碳溶解在γ-Fe中形成的间隙固溶体称为（）。A.铁素体B.奥氏体C.渗碳体D.马氏体【答案】B2.在Fe-Fe3C相图中，共析点的含碳量为（）。A.0.77%B.2.11%C.4.3%D.6.69%【答案】A3.退火与正火的主要区别是（）。A.加热温度不同B.保温时间不同C.冷却速度不同D.加热方式不同【答案】C4.45钢制造的车床主轴，为获得良好的综合力学性能，常采用的热处理工艺是（）。A.淬火+低温回火B.淬火+中温回火C.调质处理D.表面淬火【答案】C5.过冷奥氏体向马氏体转变主要发生在（）。A.A1线以上B.A1线至Ms点之间C.Ms点至Mf点之间D.Mf点以下【答案】C6.感应加热表面淬火，电流频率越高，淬硬层深度（）。A.越深B.越浅C.不变D.不确定【答案】B7.为了改善高碳钢（如T10钢）切削加工性能，应进行（）。A.完全退火B.球化退火C.去应力退火D.正火【答案】B8.钢的淬透性主要取决于（）。A.冷却介质B.工件尺寸C.临界冷却速度D.奥氏体晶粒度【答案】C9.下列合金元素中，能显著提高钢的淬透性且是强碳化物形成元素的是（）。A.NiB.MnC.CrD.Si【答案】C10.化学热处理的基本过程包括分解、吸收和（）。A.扩散B.冷却C.结晶D.重结晶【答案】A11.生产中，把加热到Ac1以上30-50℃的温度称为（）。A.完全奥氏体化温度B.不完全奥氏体化温度C.再结晶温度D.临界温度【答案】B12.下列冷却介质中，冷却能力最强的是（）。A.水B.油C.空气D.盐水【答案】D13.有一型号为40Cr的钢，其中“40”表示平均含碳量为（）。A.0.40%B.0.040%C.4.0%D.40%【答案】A14.回火脆性一般在（）温度区间出现。A.250-350℃B.350-500℃C.500-600℃D.600-650℃【答案】A15.渗碳零件的心部硬度一般要求在（）。A.HRC60-65B.HRC30-45C.HBW200-300D.HV700-800【答案】B16.下列组织中，硬度最高的是（）。A.珠光体B.索氏体C.托氏体D.马氏体【答案】D17.热处理加热时，为了防止工件表面氧化和脱碳，常采用（）加热。A.空气炉中B.盐浴炉中C.箱式炉中D.燃料炉中【答案】B18.调质处理就是（）。A.淬火+高温回火B.淬火+中温回火C.淬火+低温回火D.高温淬火+高温回火【答案】A19.钢中残余奥氏体过多，会导致淬火钢的（）。A.硬度升高B.硬度降低C.脆性增加D.尺寸缩小【答案】B20.形状复杂、尺寸要求精确、变形要求严的精密工件，淬火后应立即进行（）。A.高温回火B.中温回火C.低温回火D.冷处理【答案】D21.灰铸铁进行热处理的主要目的是（）。A.改变基体组织B.改变石墨形态C.改变化学成分D.提高强度【答案】A22.下列钢号中，属于高合金钢的是（）。A.20CrMnTiB.60Si2MnC.Cr12MoVD.9SiCr【答案】C23.正火后得到的组织通常是（）。A.珠光体B.索氏体C.铁素体+珠光体D.马氏体【答案】C24.第一类回火脆性（低温回火脆性）是（）。A.可逆的B.不可逆的C.与冷却速度无关D.可以通过重新回火消除【答案】B25.渗氮处理通常在（）进行。A.高温区B.中温区C.低温区（500-570℃）D.任意温度【答案】C26.钢的淬火硬度主要取决于（）。A.冷却速度B.奥氏体含碳量C.工件尺寸D.合金元素含量【答案】B27.为了消除冷加工硬化，恢复塑性，应采用（）。A.再结晶退火B.去应力退火C.完全退火D.正火【答案】A28.W18Cr4V钢属于（）。A.碳素工具钢B.合金结构钢C.高速钢D.不锈钢【答案】C29.洛氏硬度HRC所用的压头是（）。A.金刚石圆锥体B.淬火钢球C.硬质合金球D.金刚石四棱锥【答案】A30.亚共析钢的淬火加热温度通常为（）。A.Ac1+30~50℃B.Ac3+30~50℃C.Accm+30~50℃D.Ac1以下【答案】B二、多项选择题1.影响钢的淬透性的因素有（）。A.钢的化学成分B.奥氏体化温度C.奥氏体晶粒大小D.工件尺寸E.冷却介质【答案】A,B,C2.常见的表面淬火方法有（）。A.感应加热表面淬火B.火焰加热表面淬火C.渗碳D.渗氮E.电接触加热表面淬火【答案】A,B,E3.钢在回火时的转变过程包括（）。A.马氏体分解B.残余奥氏体转变C.碳化物聚集长大D.碳化物类型转变E.铁素体再结晶【答案】A,B,C,D4.下列属于马氏体形态的有（）。A.板条状马氏体B.针片状马氏体C.蝶状马氏体D.薄片状马氏体E.树枝状马氏体【答案】A,B5.热处理加热时常见的缺陷有（）。A.过热B.过烧C.氧化D.脱碳E.开裂【答案】A,B,C,D,E6.下列属于合金元素在钢中作用的有（）。A.提高强度B.提高硬度C.提高淬透性D.细化晶粒E.提高回火稳定性【答案】A,B,C,D,E7.常用的退火工艺种类有（）。A.完全退火B.球化退火C.去应力退火D.再结晶退火E.扩散退火【答案】A,B,C,D,E8.下列关于奥氏体的描述，正确的有（）。A.是碳在γ-Fe中的间隙固溶体B.具有面心立方晶格C.有磁性D.塑性好E.强度高【答案】A,B,D9.为了获得贝氏体组织，通常采用（）。A.等温淬火B.分级淬火C.水冷淬火D.油冷淬火E.空冷【答案】A,B10.常用的淬火冷却介质有（）。A.水B.盐水C.油D.空气E.熔盐【答案】A,B,C,D,E11.钢中常见的非金属夹杂物有（）。A.氧化物B.硫化物C.硅酸盐D.氮化物E.碳化物【答案】A,B,C,D12.下列属于高速钢性能特点的有（）。A.高硬度B.高耐磨性C.高红硬性D.塑性好E.焊接性好【答案】A,B,C13.提高钢件表面硬度和耐磨性的化学热处理工艺有（）。A.渗碳B.渗氮C.碳氮共渗D.渗硼E.渗铝【答案】A,B,C,D14.淬火钢一般不经回火直接使用，是因为（）。A.硬度太高B.脆性大C.内应力大D.组织不稳定E.容易变形【答案】B,C,D15.下列属于有色金属热处理特点的有（）。A.加热温度低B.没有同素异构转变C.导热性好D.氧化倾向大E.淬火强化机理与钢不同【答案】A,B,C,E三、填空题1.钢的热处理工艺过程由加热、________和________三个阶段组成。【答案】保温、冷却2.共析钢在缓慢冷却时，奥氏体在727℃发生共析反应，生成________和________的机械混合物，称为珠光体。【答案】铁素体、渗碳体3.根据加热温度和冷却方式的不同，退火工艺可分为________、________、________和再结晶退火等。【答案】完全退火、球化退火、去应力退火4.淬火的主要目的是为了获得________组织，提高钢的________和________。【答案】马氏体、硬度、强度5.淬火钢回火时，随着回火温度的升高，钢的硬度、强度________，而塑性、韧性________。【答案】下降、升高6.感应加热表面淬火，按电流频率可分为高频淬火、中频淬火和________淬火。【答案】工频7.钢的化学热处理是通过改变工件表层的________和________，从而改变表层性能的工艺。【答案】化学成分、组织8.40Cr钢是常用的________钢，常用于制造承受中等载荷及中等速度工作的机械零件。【答案】合金调质9.淬火时，工件发生变形的主要原因是________应力和________应力共同作用的结果。【答案】热、组织10.碳在α-Fe中的间隙固溶体称为________，其强度和硬度低，但塑性和韧性很好。【答案】铁素体11.下贝氏体是由过饱和的________和________组成的混合物。【答案】α-固溶体（铁素体）、ε-碳化物12.理想淬火介质的冷却速度应在C曲线的鼻尖区________，在鼻尖以上及以下区域________。【答案】快、慢13.高速钢在淬火后必须进行多次高温回火，其主要目的是消除________，稳定组织，并使________产生二次硬化。【答案】残余奥氏体、碳化物14.铸铁热处理时，由于石墨的存在，使得石墨周围的基体容易产生________，从而降低力学性能。【答案】应力集中15.热处理加热时，为了防止工件表面氧化和脱碳，常采用________炉、________炉或保护气氛加热。【答案】真空、盐浴16.钢的淬硬性是指钢在淬火后能够达到________的能力，它主要取决于钢的________。【答案】最高硬度、含碳量17.常用的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和________硬度。【答案】维氏18.T10A钢属于________钢，其平均含碳量为________%。【答案】碳素工具、1.019.亚温淬火是指在Ac1和Ac3之间加热淬火，目的是在保留部分________的同时，细化________。【答案】铁素体、奥氏体20.渗碳工艺通常用于含碳量为________%的低碳钢或低碳合金钢，渗碳后必须进行________处理。【答案】0.10~0.25、淬火+低温回火21.钢的临界冷却速度是指获得全部马氏体组织的________冷却速度。【答案】最小22.正火可以消除网状二次渗碳体，改善过共析钢的________性能。【答案】切削加工23.回火索氏体是淬火钢在________回火后得到的组织。【答案】高温（500-650℃）24.金属的塑性变形主要通过________和________两种方式进行。【答案】滑移、孪生25.合金元素在钢中主要以________和________两种形式存在。【答案】形成固溶体、形成化合物26.热处理加热时，奥氏体晶粒长大的倾向主要取决于钢的________和________。【答案】化学成分、加热温度27.真空热处理具有无氧化、无脱碳、________、________等优点。【答案】表面光亮、变形小28.60Si2Mn钢是常用的________钢，用于制造各种弹性元件。【答案】弹簧29.表面淬火主要用于承受________载荷、________载荷及摩擦作用的零件。【答案】交变、冲击30.CrWMn钢常用于制造________、________等精密量具和模具。【答案】块规、样板四、简答题1.简述奥氏体的形成过程。【答案】奥氏体的形成过程是一个形核、长大和均匀化的过程，主要包括以下四个阶段：（1）奥氏体形核：奥氏体晶核通常优先在铁素体和渗碳体的相界面上形成。（2）奥氏体长大：奥氏体晶核形成后，通过碳原子的扩散，使其一侧向铁素体推进，另一侧向渗碳体推进，实现晶核的长大。（3）残余渗碳体溶解：由于铁素体向奥氏体转变的速度快于渗碳体向奥氏体的溶解速度，在铁素体完全消失后，仍有一部分残余渗碳体未溶解，随着保温时间的延长，这部分渗碳体逐渐溶入奥氏体中。（4）奥氏体均匀化：刚形成的奥氏体中碳浓度是不均匀的，在原渗碳体区域碳浓度高，在原铁素体区域碳浓度低。通过长时间的保温，依靠碳原子的扩散，使奥氏体中的碳浓度逐渐趋于均匀。2.什么是钢的淬透性？影响淬透性的主要因素有哪些？【答案】钢的淬透性是指钢在淬火时获得马氏体的能力，即钢被淬透的难易程度。通常用钢在规定条件下淬火时能够获得淬硬层的深度（或规定截面上马氏体的百分比）来表示。影响淬透性的主要因素有：（1）化学成分：碳含量是影响碳钢淬透性的主要因素，亚共析钢随碳含量增加，淬透性增加；过共析钢随碳含量增加，淬透性降低。合金元素中，除Co、Al外，大多数合金元素（如Mn、Cr、Ni、Mo、B等）都能提高钢的淬透性。（2）奥氏体化温度和保温时间：提高奥氏体化温度或延长保温时间，会使奥氏体晶粒粗化，成分更均匀，从而降低过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移，提高钢的淬透性。（3）奥氏体晶粒度：粗大的奥氏体晶粒能使C曲线右移，从而提高钢的淬透性。3.简述回火的目的及回火时钢的组织转变。【答案】回火的目的：（1）减少或消除淬火时产生的内应力，防止工件变形和开裂。（2）获得工件所要求的力学性能，通过调整回火温度，可以得到不同的强度、硬度和塑韧性组合。（3）稳定工件组织和尺寸，防止在使用过程中发生组织转变和尺寸变化。回火时钢的组织转变（随温度升高）：（1）100-200℃：马氏体分解，马氏体中的碳以ε-碳化物形式析出，得到回火马氏体。（2）200-300℃：残余奥氏体分解，转变为下贝氏体（或回火马氏体）。（3）250-400℃：碳化物转变，ε-碳化物转变为渗碳体（Fe3C），得到回火托氏体。（4）400℃以上：渗碳体聚集长大，铁素体发生回复和再结晶，得到回火索氏体。4.比较完全退火与球化退火的工艺特点、组织转变及应用范围。【答案】完全退火：（1）工艺特点：加热至Ac3以上20-40℃，保温后随炉缓慢冷却（或埋砂冷却）至500℃以下出炉空冷。（2）组织转变：发生重结晶，使粗大的晶粒细化，消除魏氏组织，得到均匀的铁素体+珠光体组织。（3）应用范围：主要用于亚共析钢和共析钢的铸、锻、焊件作为预备热处理，目的是细化晶粒、消除内应力、降低硬度以利于切削加工。球化退火：（1）工艺特点：加热至Ac1以上20-40℃，保温后随炉缓慢冷却，或进行等温球化退火。（2）组织转变：使片状或网状渗碳体转变为球状（粒状）渗碳体，分布在铁素体基体上，形成球状珠光体。（3）应用范围：主要用于过共析钢和合金工具钢，目的是降低硬度、改善切削加工性能，并为最终热处理（如淬火）做好组织准备。5.什么是马氏体？其显微组织形态和性能特点如何？【答案】马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，是奥氏体在极大过冷度下发生的无扩散型相变产物。显微组织形态：（1）板条状马氏体：由一束束尺寸大致相同、平行排列的板条组成。主要在低碳钢、中碳钢及马氏体时效钢中形成。（2）针片状马氏体：呈竹叶状或针片状，互成角度分布。主要在高碳钢、高镍钢中形成。性能特点：（1）高硬度、高强度：马氏体中过饱和的碳原子引起晶格畸变，产生固溶强化，且马氏体转变时产生大量位错和孪晶，引起相变强化。（2）高脆性：尤其是针片状马氏体，硬度极高但脆性很大。（3）比容大：马氏体的比容最大，奥氏体最小，因此淬火时工件体积膨胀，易产生变形和开裂。6.简述感应加热表面淬火的原理及特点。【答案】原理：利用电磁感应原理，将工件放入感应器（空心铜管绕成的线圈）中，当感应器通入一定频率的交流电时，周围产生交变磁场，工件内部产生感应电流（涡流）。由于集肤效应，涡流主要集中在工件表层，使表层迅速被加热到淬火温度，随即喷水冷却，使表层获得马氏体组织。特点：（1）加热速度快：几秒甚至几十秒即可将表层加热到淬火温度，生产效率高。（2）淬火质量好：表层奥氏体晶粒细小，淬火后硬度比普通淬火高2-3HRC，脆性低，疲劳强度高。（3）淬硬层深度易于控制：通过改变电流频率可以控制加热深度。（4）氧化脱碳少：加热速度快，工件表面氧化脱碳轻微。（5）易于实现机械化和自动化。（6）设备较贵，适用于大批量生产。7.什么是钢的淬火临界冷却速度？它与C曲线的关系如何？【答案】钢的淬火临界冷却速度（Vc）是指为了获得全部马氏体组织，工件在淬火时冷却速度必须达到的最小冷却速度。如果实际冷却速度小于Vc，奥氏体将发生分解，转变为珠光体或贝氏体等非马氏体组织，导致淬火硬度不足。与C曲线的关系：（1）Vc的大小取决于C曲线的位置。C曲线越靠右（即奥氏体稳定性越高），临界冷却速度Vc越小，钢越容易淬火。（2）Vc在C曲线的时间轴上表现为，冷却曲线恰好与C曲线的“鼻尖”相切时的冷却速度。（3）凡是能使C曲线右移的因素（如加入合金元素、提高奥氏体化温度、奥氏体晶粒粗化等），都会降低临界冷却速度，提高钢的淬透性。8.简述渗碳工艺的主要目的、适用材料及后续热处理。【答案】主要目的：提高工件表层的含碳量，经淬火+低温回火后，使工件表面具有高硬度、高耐磨性和高疲劳强度，而心部保持一定的强度和良好的韧性。适用材料：通常用于含碳量为0.10%~0.25%的低碳钢或低碳合金钢，如15、20、20Cr、20CrMnTi等。后续热处理：渗碳后必须进行淬火和低温回火。（1）直接淬火：适用于本质细晶粒钢，渗碳后预冷直接淬火。（2）一次淬火：渗碳后先空冷（或缓冷）至室温，重新加热至Ac3或Ac1以上淬火。（3）两次淬火：主要用于高合金渗碳钢，第一次加热至心部Ac3以上细化心部组织，第二次加热至表层Ac1以上细化表层组织。回火温度一般为150-200℃，目的是消除淬火应力，保持高硬度。9.为什么淬火后的钢一般都要及时进行回火？【答案】淬火后的钢虽然具有很高的硬度和强度，但存在以下问题，因此必须及时回火：（1）内应力大：淬火时工件表面和心部冷却速度不同，以及马氏体转变时的体积膨胀，会在工件内部产生巨大的热应力和组织应力，容易导致工件变形甚至开裂。回火可以消除这些内应力。（2）脆性大：淬火组织主要是马氏体和少量残余奥氏体，硬度虽高但塑性、韧性极低，脆性大，无法直接在冲击载荷下工作。回火可以使马氏体分解，降低脆性，提高韧性。（3）组织不稳定：淬火马氏体和残余奥氏体都是不稳定的组织，在使用过程中会自发分解，导致工件尺寸变化和性能改变。回火可以使组织转变为稳定的回火索氏体或回火托氏体，稳定工件尺寸和性能。10.说明40Cr钢制造汽车发动机连杆的热处理工艺路线及各工序的作用。【答案】工艺路线：锻造→正火（或退火）→粗加工→调质（淬火+高温回火）→精加工→探伤。各工序作用：（1）锻造：使钢材成型，并改善锻件的内部组织，打碎网状碳化物，锻合内部孔隙。（2）正火（或退火）：作为预备热处理，目的是消除锻造应力，细化晶粒，调整硬度，改善切削加工性能，并为后续调质处理做好组织准备。（3）粗加工：切除大部分加工余量。（4）调质（淬火+高温回火）：作为最终热处理，使连杆获得均匀的回火索氏体组织，具有优良的综合力学性能（高强度和高韧性的配合），以满足发动机工作时承受复杂交变载荷的要求。（5）精加工：达到图纸要求的尺寸精度和表面粗糙度。（6）探伤：检查连杆内部是否存在裂纹等缺陷，确保使用安全。五、应用题1.某工厂用T10钢制造一把锉刀，其制造工艺路线为：下料→锻造→热处理1→机加工→热处理2→精磨。试分析：（1）热处理1应采用什么工艺？目的是什么？（2）热处理2应采用什么工艺？目的是什么？（3）最终热处理后的显微组织是什么？【答案】（1）热处理1应采用球化退火。目的：T10钢是过共析钢，锻造后硬度高，且存在片状或网状渗碳体，不仅切削加工困难，而且在淬火时容易产生变形和开裂。球化退火可以将渗碳体转变为球状，降低硬度，改善切削加工性能，并为淬火做好组织准备。（2）热处理2应采用淬火+低温回火。目的：淬火是为了获得高硬度的马氏体组织和少量残余奥氏体，满足锉刀高硬度、高耐磨性的要求；低温回火是为了消除淬火应力，减少脆性，同时保持高硬度（一般要求HRC>62）。（3）最终热处理后的显微组织是：回火马氏体+粒状渗碳体+少量残余奥氏体。2.现有20CrMnTi钢制造的汽车变速箱齿轮，要求齿面硬度HRC58-62，心部硬度HRC30-45。试制定其热处理工艺路线，并说明各工艺的作用及最终组织。【答案】热处理工艺路线：锻造→正火→渗碳→预冷直接淬火→低温回火→喷丸。各工艺作用及最终组织：（1）锻造：成型，改善组织。（2）正火：预备热处理，消除锻造应力，调整硬度，便于切削加工，细化晶粒。（3）渗碳：化学热处理，提高齿面表层含碳量（至0.8%-1.1%），保证齿面淬火后具有高硬度和高耐磨性。（4）预冷直接淬火：渗碳后预冷至820-850℃直接淬火。齿面高碳区淬火后获得高碳马氏体，心部低碳区淬火后获得低碳马氏体或托氏体+铁素体。（5）低温回火（160-200℃）：消除淬火应力，稳定组织，保持齿面高硬度。（6）喷丸：表面强化，提高齿面疲劳强度。最终组织：齿面：回火马氏体+粒状碳化物+少量残余奥氏体（硬度HRC58-62）。心部：低碳回火马氏体+托氏体+少量铁素体（硬度HRC30-45）。3.有一用45钢制造的机床主轴，直径Φ50mm，要求轴颈部位硬度HRC52-58，其余部位硬度HRC220-250HBW，具有良好的综合力学性能。试制定热处理工艺。【答案】（1）预备热处理：正火。加热温度：Ac3以上30-50℃（约820-840℃），保温后空冷。作用：消除锻造应力，细化晶粒，调整硬度，改善切削加工性能。（2）最终热处理：整体调质+轴颈表面感应淬火+低温回火。①调质处理：淬火：加热温度Ac3以上30-50℃（约830-850℃），水冷。高温回火：加热温度500-560℃，快冷（水或油）。作用：使主轴整体获得回火索氏体组织，具有优良的综合力学性能（强度和韧性配合），硬度达到HRC220-250HBW。②表面感应淬火：高频感应加热，将轴颈表面快速加热至淬火温度，喷水冷却。作用：提高轴颈表面的硬度和耐磨性。③低温回火：加热温度150-180℃。作用：消除感应淬火产生的内应力，防止磨削裂纹，保持表面高硬度（HRC52-58）。最终组织：轴颈：表面回火马氏体，心部回火索氏体。其余部位：回火索氏体。4.某柴油机凸轮轴，要求工作表面高硬度（>62HRC）和高耐磨性，心部有较