零件热处理加工技师试题及答案

零件热处理加工技师试题及答案一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1.5分，共30分。在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。）1.在铁碳合金相图中，共析点的含碳量为（）。A.0.77%B.2.11%C.4.3%D.6.69%2.45钢的正常淬火温度一般选择在（）。A.AB.AC.AD.C3.制造汽车变速箱齿轮，要求齿面硬芯部韧，宜采用下列哪种材料及热处理工艺？（）A.45钢，调质处理B.T10钢，淬火+低温回火C.20CrMnTi钢，渗碳+淬火+低温回火D.65Mn钢，淬火+中温回火4.第一类回火脆性产生的温度范围是（）。A.250B.350C.500D.6505.高速钢（W18Cr4V）红硬性高的主要原因是由于淬火加热时大量溶入奥氏体中的（）。A.碳B.铬C.钨和钼D.钒6.为了改善20钢的切削加工性，常采用（）。A.完全退火B.球化退火C.正火D.去应力退火7.感应加热表面淬火时，频率越高，则电流透入深度（）。A.越深B.越浅C.不变D.不确定8.过共析钢正火的主要目的是（）。A.消除网状二次渗碳体B.细化晶粒C.消除内应力D.降低硬度9.下列关于马氏体特性的描述，错误的是（）。A.硬度高B.脆性大C.是一种过饱和固溶体D.立方晶格10.真空热处理的主要优点不包括（）。A.表面光洁B.无氧化脱碳C.热处理变形小D.生产成本最低11.将钢加热到A以上20∼A.完全退火B.球化退火C.扩散退火D.再结晶退火12.调质处理是（）的综合热处理工艺。A.淬火+高温回火B.淬火+中温回火C.淬火+低温回火D.正火+高温回火13.氮化处理的温度通常控制在（）。A.500B.800C.900D.A以上14.钢的淬透性主要取决于（）。A.冷却介质B.零件尺寸C.临界冷却速度D.奥氏体化温度15.贝氏体组织通常在（）冷却过程中得到。A.水冷B.油冷C.等温冷却D.炉冷16.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.SiC.MnD.Cr17.40Cr钢制造连杆，要求具有良好的综合力学性能，其最终热处理工艺应为（）。A.淬火+低温回火B.淬火+中温回火C.调质处理D.渗碳+淬火18.残余奥氏体过多会导致淬火钢出现的问题是（）。A.硬度不足B.开裂C.软点D.晶粒粗大19.下列哪种冷却介质的冷却能力最强？（）A.静止空气B.油C.水D.盐水20.热处理加热时，为了防止工件表面氧化和脱碳，常采用（）保护。A.氧气B.水蒸气C.惰性气体或可控气氛D.二氧化碳二、多项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题列出的五个备选项中有两个至五个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。多选、少选、错选均不得分。）1.影响奥氏体晶粒长大的因素主要有（）。A.加热温度B.保温时间C.加热速度D.原始组织E.钢的化学成分2.常用的表面淬火方法有（）。A.感应加热表面淬火B.火焰加热表面淬火C.激光加热表面淬火D.电子束加热表面淬火E.渗碳淬火3.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.渗碳体形成E.铁素体再结晶4.下列属于热处理常见缺陷的有（）。A.氧化与脱碳B.过热与过烧C.变形与开裂D.硬度不足E.软点5.下列关于退火目的的描述，正确的有（）。A.降低硬度，改善切削加工性B.消除内应力，稳定尺寸C.均匀化学成分D.细化晶粒E.提高强度和硬度6.选择淬火冷却介质的原则是（）。A.保证工件获得马氏体组织B.减少工件变形和开裂C.冷却速度必须大于临界冷却速度D.介质成本低且无毒E.冷却速度越慢越好7.下列钢号中，属于工具钢的有（）。A.45B.T10C.Cr12MoVD.40CrE.W6Mo5Cr4V28.渗氮处理的特点包括（）。A.处理温度低B.工件变形小C.渗层硬度高D.耐磨性好E.生产周期短9.铸铁热处理的目的包括（）。A.消除铸造应力B.消除白口组织，降低硬度C.提高强度、硬度及耐磨性D.改变基体组织E.改变石墨形态10.下列属于可控气氛热处理保护气氛的有（）。A.放热式气氛B.吸热式气氛C.氨分解气氛D.氮基气氛E.空气三、判断题（本大题共15小题，每小题1分，共15分。判断下列各题的正误，正确的打“√”，错误的打“×”。）1.钢的最高淬火硬度主要取决于钢的含碳量。（）2.亚共析钢淬火加热温度若在A∼3.回火温度越高，工件的硬度越高。（）4.所有的钢都可以通过热处理进行强化。（）5.渗碳后必须进行淬火和低温回火，才能使表面具有高硬度和高耐磨性。（）6.过烧是指加热温度过高，不仅奥氏体晶粒粗大，而且晶界发生氧化或局部熔化，这种缺陷无法挽回。（）7.淬火钢一般硬度高、脆性大，不宜直接作为机械零件使用。（）8.理想情况下淬火介质的冷却速度应在“C曲线”鼻尖处最快，以抑制珠光体转变。（）9.正火与退火的主要区别在于正火的冷却速度较快，得到的组织较细，强度硬度较高。（）10.感应加热表面淬火，工件表面硬度分布均匀，过渡层平缓。（）11.合金元素在钢中都能提高淬透性。（）12.热应力是引起工件变形开裂的主要原因之一。（）13.只有淬透的工件才能获得均匀的组织和性能。（）14.高速钢刀具在正常淬火后，一般需要进行三次回火。（）15.贝氏体组织分为上贝氏体和下贝氏体，其中下贝氏体强度、硬度高，塑性好，是优良的组织。（）四、填空题（本大题共15小题，每小题2分，共30分。请在每小题的空格中填上正确答案。）1.铁碳合金相图中的共晶反应式为：L\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_。2.碳在γ−3.根据加热工艺参数不同，退火工艺可分为完全退火、等温退火、球化退火和\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_。4.淬火钢获得马氏体组织的条件是：奥氏体化后，冷却速度必须大于\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_，且必须过冷到\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_温度以下。5.45钢经调质处理后，其组织为\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_。6.表面化学热处理的基本过程包括：分解、\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_和扩散。7.常用的测量淬硬层深度的方法有维氏硬度法和\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_。8.W18Cr4V钢是典型的\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_钢，其红硬性可达C左右。9.热处理加热时，若加热速度过快，容易导致工件心部与表面温差过大，从而产生较大的\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_。10.GCr15钢是典型的\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_钢，制造滚动轴承时最终热处理工艺为淬火+低温回火。11.渗碳工艺通常用于含碳量为\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_的钢。12.第二类回火脆性（高温回火脆性）具有\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_性，即重新加热回火后快冷可消除。13.灰铸铁进行热处理时，不能改变基体中的\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_形态。14.淬火内应力主要由热应力和\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_组成。15.为了消除精密零件加工后的残余应力，保持尺寸精度，常采用\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_处理。五、简答题（本大题共5小题，每小题8分，共40分。）1.简述退火、正火、淬火、回火的主要目的及其应用范围。2.什么是钢的淬透性？影响淬透性的主要因素有哪些？淬透性与淬硬性有何区别？3.简述感应加热表面淬火的原理、特点及应用。4.试比较第一类回火脆性与第二类回火脆性的产生原因、特征及消除或防止办法。5.为什么要对高速钢进行多次回火？六、计算与分析题（本大题共2小题，每小题15分，共30分。）1.某工厂用T10钢制造一把冷冲模，其加工路线为：锻造→热处理1→粗加工→热处理2→精加工→热处理3→磨削。（1）请分析并写出热处理1、热处理2、热处理3的具体工艺名称及目的。（2）说明热处理3后的组织及性能特点。2.现有一含碳量为0.45%的碳钢试样，加热到C保温后，以不同的冷却速度冷却，试分别写出下列冷却方式所得到的组织名称：（1）随炉冷却；（2）在空气中冷却；（3）在油中冷却（假设未能全部淬透）；（4）在水中冷却。并结合C曲线（TTT图）简要说明形成该组织的理由。七、综合应用题（本大题共1小题，共25分。）1.某机械厂生产了一批C616车床主轴，材料选用40Cr钢，技术要求如下：（1）整体要求具有良好的综合力学性能（强度与韧性配合）；（2）轴颈及花键部分要求表面耐磨，硬度为52HRC，心部硬度为28HRC左右。请根据上述要求：（1）制定该主轴的合理加工工艺路线（从毛坯到成品，列出主要工序）。（2）详细说明各热处理工序的工艺参数（温度、冷却介质）及作用。（3）分析如果淬火时加热温度过高或保温时间长，会对主轴组织和性能产生什么影响？参考答案及解析一、单项选择题1.A[解析]铁碳合金相图中，S点为共析点，含碳量为0.77%。2.B[解析]亚共析钢淬火加热温度通常为A+3.C[解析]渗碳钢20CrMnTi经渗碳淬火低温回火后，齿面高硬度高耐磨，芯部强韧。4.A[解析]第一类回火脆性（不可逆）发生在250-350℃，第二类（可逆）发生在500-650℃。5.C[解析]W、Mo等元素溶入奥氏体，提高回火稳定性，产生红硬性。6.C[解析]20钢硬度低，正火可细化晶粒，提高硬度，改善切削加工性。7.B[解析]感应加热集肤效应，频率越高，电流透入深度越浅。8.A[解析]过共析钢正火可消除网状二次渗碳体，为球化退火做准备。9.D[解析]马氏体是碳在α−10.D[解析]真空热处理设备昂贵，生产成本较高，不是最低。11.B[解析]球化退火加热温度在A以上20-40℃，使渗碳体球化。12.A[解析]调质=淬火+高温回火，获得回火索氏体。13.A[解析]氮化温度低，一般500-560℃，避免工件变形。14.C[解析]淬透性是钢的固有属性，取决于临界冷却速度（主要受合金元素影响）。15.C[解析]贝氏体是等温转变产物。16.D[解析]Cr是强碳化物形成元素，显著提高淬透性。17.C[解析]调质处理获得回火索氏体，综合力学性能好。18.A[解析]残余奥氏体是软相，过多会导致硬度下降。19.D[解析]盐水冷却能力最强，其次水、油、空气。20.C[解析]惰性气体或可控气氛可防止氧化脱碳。二、多项选择题1.ABCDE[解析]加热温度、保温时间、加热速度、原始组织、合金成分均影响晶粒长大。2.ABCD[解析]渗碳是化学热处理，不是表面淬火。3.ABCDE[解析]回火过程分马氏体分解、残余奥氏体转变、碳化物转变（聚集长大）、铁素体回复再结晶等阶段。4.ABCDE[解析]均为常见热处理缺陷。5.ABCD[解析]退火不能提高强度硬度，通常降低硬度。6.ABCD[解析]冷却速度不是越慢越好，必须大于临界冷速才能淬硬。7.BCE[解析]45和40Cr为结构钢，其余为工具钢。8.ABCD[解析]渗氮生产周期长，是缺点。9.ABCDE[解析]铸铁热处理可以改变基体，但不能改变石墨形态（除非石墨化退火改变白口）。10.ABCD[解析]空气不可作为保护气氛。三、判断题1.√[解析]淬火硬度主要取决于马氏体含碳量，即钢的含碳量。2.√[解析]加热在两相区，部分铁素体未溶入奥氏体，淬火后保留。3.×[解析]回火温度越高，硬度越低。4.×[解析]低碳钢、灰铸铁等通过热处理强化效果不明显。5.√[解析]渗碳后必须淬火+低温回火才能获得高硬度表面。6.√[解析]过烧导致晶界熔化，报废。7.√[解析]淬火态脆性大，需回火后使用。8.√[解析]理想冷却速度应在鼻尖快，在Ms附近慢以减少变形。9.√[解析]正火冷速快于退火，组织细，性能好。10.√[解析]感应加热淬火过渡层窄，硬度分布陡峭（通常如此，题目描述为“均匀”需注意，此处理解为硬度值在硬化层内是均匀的，但过渡层是硬度的变化区。题目表述略有歧义，通常理解为硬化层内硬度均匀）。注：若题目指“硬度分布曲线平缓”则是错的，感应加热是陡峭的。此处按“硬化层内硬度均匀”理解判√，若指整体分布梯度则×。根据技师考题惯例，通常指硬化层内硬度均匀，故√。11.×[解析]Co等元素降低淬透性。12.√[解析]热应力是变形开裂主因。13.√[解析]只有淬透，心部才能获得马氏体，性能均匀。14.√[解析]高速钢需三次回火以消除残余奥氏体及稳定性能。15.√[解析]下贝氏体性能优良。四、填空题1.γ(2.奥氏体3.去应力退火4.临界冷却速度，5.回火索氏体(S回)6.吸收7.金相法(或显微组织法)8.高速工具9.热应力10.滚动轴承11.0.1%~0.25%(或低碳)12.可逆13.石墨14.组织应力(或相变应力)15.去应力退火(或低温退火)五、简答题1.答：退火：目的在于降低硬度，消除内应力，均匀成分，细化晶粒。应用于铸件、锻件、焊件预备热处理或改善切削加工性。正火：目的在于细化晶粒，提高强度硬度（作为最终热处理），消除网状渗碳体。应用于低碳钢预备热处理或中碳钢最终热处理。淬火：目的在于获得马氏体组织，大幅提高钢的强度和硬度。应用于工具、模具、轴承及要求高强度的结构件。回火：目的在于消除淬火内应力，稳定尺寸，获得所需的力学性能。应用于所有淬火后的工件。2.答：淬透性：指钢在淬火时获得马氏体的能力，即钢被淬透的难易程度。通常用规定条件下淬火获得马氏体的深度（或临界直径）来表示。影响因素：主要取决于钢的临界冷却速度（主要受化学成分影响，如Mn、Cr等提高淬透性），其次是奥氏体晶粒度（晶粒粗大，淬透性提高）和奥氏体均匀化程度。区别：淬透性表示钢淬硬层深度的能力，是钢的固有属性，主要取决于合金元素；淬硬性表示钢淬火后能达到的最高硬度，主要取决于钢的含碳量（马氏体含碳量）。3.答：原理：利用电磁感应原理，将工件置于交变磁场中，产生感应电流（涡流），利用集肤效应使工件表面迅速加热至奥氏体化温度，随即喷水冷却，实现表面淬火。特点：加热速度快，无需保温，生产效率高；工件表面氧化脱碳少；淬火后硬度高，耐磨性好；因心部未加热，变形小；易于实现机械化自动化。应用：广泛应用于中碳钢（如45、40Cr）制造的齿轮、轴类、曲轴等要求表面硬芯部韧的零件。4.答：第一类回火脆性：原因：马氏体分解时沿晶界析出薄片状碳化物。特征：发生在250-350℃，不可逆。防止办法：避免在该温度区间回火，或采用等温淬火。第二类回火脆性：原因：杂质元素（P、Sb等）在原奥氏体晶界偏聚。特征：发生在500-650℃，具有可逆性（重新加热回火快冷可消除）。防止办法：回火后快冷（水冷或油冷），或加入Mo、W等合金元素抑制。5.答：高速钢淬火组织中存在大量残余奥氏体（可达30%左右）。一次回火难以完全消除，且残余奥氏体在回火冷却时会转变为马氏体（二次淬火），产生新的内应力。同时，高速钢中的合金碳化物在回火时会产生弥散硬化（二次硬化）现象。因此，必须进行多次回火（通常三次），以便充分消除残余奥氏体，稳定组织，消除应力，并使硬度达到峰值。六、计算与分析题1.答：（1）热处理1：球化退火（或普通退火）。目的：消除锻造应力，改善组织，降低硬度，改善切削加工性，为后续热处理做组织准备。（2）热处理2：去应力退火（或高温回火）。目的：消除粗加工产生的切削应力，减少淬火变形。（3）热处理3：淬火+低温回火。目的：获得高硬度（62-64HRC）和高耐磨性，满足冷冲模工作要求。（2）热处理3后的组织：回火马氏体+粒状渗碳体+