熱處理原理考試試卷及參考答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.過冷奧氏體是指（）。A.臨界溫度以上的奧氏體B.臨界溫度以下的奧氏體C.室溫下的奧氏體D.高溫下的奧氏體2.共析鋼加熱時(shí)，珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的四個(gè)階段依次為（）。A.奧氏體晶核形成、奧氏體晶核長大、殘余滲碳體溶解、奧氏體成分均勻化B.奧氏體晶核長大、奧氏體晶核形成、殘余滲碳體溶解、奧氏體成分均勻化C.奧氏體晶核形成、奧氏體晶核長大、奧氏體成分均勻化、殘余滲碳體溶解D.殘余滲碳體溶解、奧氏體晶核形成、奧氏體晶核長大、奧氏體成分均勻化3.馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)不包括（）。A.無擴(kuò)散性B.具有一定的位向關(guān)系C.體積膨脹D.轉(zhuǎn)變速度緩慢4.貝氏體轉(zhuǎn)變屬于（）。A.擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變B.非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變C.半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變D.不確定5.鋼在回火時(shí)，隨著回火溫度的升高，其硬度（）。A.升高B.降低C.先升高后降低D.先降低后升高6.為了改善高碳鋼的切削性能，通常采用（）處理。A.完全退火B(yǎng).球化退火C.去應(yīng)力退火D.再結(jié)晶退火7.淬火鋼回火時(shí)的二次硬化現(xiàn)象是由于（）。A.殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體B.碳化物的彌散析出C.馬氏體的分解D.以上都不是8.下列關(guān)于熱應(yīng)力和組織應(yīng)力的說法，正確的是（）。A.熱應(yīng)力和組織應(yīng)力方向總是相同的B.熱應(yīng)力和組織應(yīng)力方向總是相反的C.熱應(yīng)力和組織應(yīng)力方向可能相同也可能相反D.以上說法都不對9.鋼的淬透性主要取決于（）。A.含碳量B.合金元素C.淬火加熱溫度D.冷卻速度10.等溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線也稱為（）。A.C曲線B.S曲線C.TTT曲線D.CCT曲線二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分）1.影響奧氏體形成速度的因素有（）。A.加熱溫度B.加熱速度C.原始組織D.鋼的成分2.馬氏體的形態(tài)主要有（）。A.板條馬氏體B.片狀馬氏體C.針狀馬氏體D.柱狀馬氏體3.回火的目的包括（）。A.降低脆性B.消除內(nèi)應(yīng)力C.穩(wěn)定組織和尺寸D.調(diào)整硬度和韌性4.以下屬于化學(xué)熱處理的是（）。A.滲碳B.滲氮C.碳氮共滲D.感應(yīng)加熱表面淬火5.影響鋼的淬透性的因素有（）。A.合金元素B.奧氏體晶粒大小C.冷卻介質(zhì)D.鋼的原始組織三、判斷題（每題1分，共10分）1.過冷奧氏體的穩(wěn)定性越高，其C曲線越靠右。（）2.珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，奧氏體晶核優(yōu)先在鐵素體和滲碳體的相界面上形成。（）3.馬氏體的硬度主要取決于含碳量。（）4.貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，碳原子和鐵原子都不發(fā)生擴(kuò)散。（）5.回火索氏體和索氏體的組織形態(tài)和性能完全相同。（）6.完全退火適用于亞共析鋼和過共析鋼。（）7.淬火冷卻速度越快，鋼的淬透性越好。（）8.二次硬化現(xiàn)象只出現(xiàn)在高合金鋼中。（）9.熱應(yīng)力和組織應(yīng)力在工件中同時(shí)存在，相互疊加。（）10.感應(yīng)加熱表面淬火的淬硬層深度取決于電流頻率，頻率越高，淬硬層越淺。（）四、簡答題（每題8分，共32分）1.簡述珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的過程。2.說明馬氏體的性能特點(diǎn)及其形成條件。3.分析回火過程中淬火鋼的組織和性能變化。4.什么是鋼的淬透性和淬硬性？兩者有何區(qū)別？五、綜合分析題（每題13分，共23分）1.有一45鋼零件，要求表面具有高的硬度和耐磨性，心部具有良好的韌性。試制定其熱處理工藝，并說明各熱處理工序的作用。2.分析在相同的淬火條件下，40Cr鋼比45鋼的淬透性好的原因。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.B2.A3.D4.C5.C6.B7.B8.C9.B10.C二、多項(xiàng)選擇題1.ABCD2.ABC3.ABCD4.ABC5.ABD三、判斷題1.√2.√3.√4.×5.×6.×7.×8.×9.√10.√四、簡答題1.珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的過程包括四個(gè)階段：奧氏體晶核形成：奧氏體晶核優(yōu)先在鐵素體和滲碳體的相界面上形成。這是因?yàn)橄嘟缑嫣幵优帕胁灰?guī)則，能量較高，且存在較大的濃度梯度，有利于原子的擴(kuò)散和晶核的形成。奧氏體晶核長大：奧氏體晶核形成后，通過碳原子的擴(kuò)散，使奧氏體向鐵素體和滲碳體兩個(gè)方向長大。由于鐵素體的含碳量低于奧氏體，滲碳體的含碳量高于奧氏體，所以鐵素體向奧氏體的轉(zhuǎn)變速度較快。殘余滲碳體溶解：隨著奧氏體的長大，殘余滲碳體逐漸溶解。由于滲碳體的穩(wěn)定性較高，其溶解速度較慢，所以在奧氏體晶核長大到一定程度后，仍會有部分殘余滲碳體存在。奧氏體成分均勻化：殘余滲碳體溶解后，奧氏體中的碳濃度不均勻，需要通過碳原子的進(jìn)一步擴(kuò)散，使奧氏體成分均勻化。2.馬氏體的性能特點(diǎn)：高硬度和高強(qiáng)度：馬氏體的硬度主要取決于含碳量，含碳量越高，硬度越高。這是因?yàn)轳R氏體是一種過飽和的固溶體，其晶格畸變較大，阻礙了位錯(cuò)的運(yùn)動，從而提高了硬度和強(qiáng)度。高脆性：馬氏體的脆性較大，尤其是片狀馬氏體。這是因?yàn)槠瑺铖R氏體中存在大量的孿晶和微裂紋，在受力時(shí)容易產(chǎn)生裂紋擴(kuò)展，導(dǎo)致脆性斷裂。低塑性和韌性：由于馬氏體的硬度高、脆性大，所以其塑性和韌性較低。馬氏體的形成條件：過冷奧氏體快速冷卻：只有當(dāng)冷卻速度大于臨界冷卻速度時(shí)，過冷奧氏體才能轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。一定的含碳量：馬氏體的形成需要一定的含碳量，一般來說，含碳量越高，越容易形成馬氏體。3.回火過程中淬火鋼的組織和性能變化如下：第一階段（100200℃）：馬氏體分解，從過飽和的馬氏體中析出ε碳化物，形成回火馬氏體。此時(shí)，鋼的硬度略有下降，但仍保持較高的硬度，內(nèi)應(yīng)力有所降低。第二階段（200300℃）：殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w或回火馬氏體。殘余奧氏體是不穩(wěn)定的組織，在回火過程中會發(fā)生轉(zhuǎn)變。這一階段鋼的硬度繼續(xù)下降，內(nèi)應(yīng)力進(jìn)一步降低。第三階段（300400℃）：回火馬氏體中的ε碳化物逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闈B碳體，形成回火屈氏體。此時(shí)，鋼的硬度明顯下降，塑性和韌性有所提高。第四階段（400℃以上）：滲碳體聚集長大，鐵素體發(fā)生再結(jié)晶，形成回火索氏體。隨著回火溫度的升高，鋼的硬度繼續(xù)降低，塑性和韌性進(jìn)一步提高，內(nèi)應(yīng)力基本消除。4.鋼的淬透性是指鋼在淬火時(shí)獲得馬氏體的能力，它主要取決于鋼的化學(xué)成分和奧氏體化條件。淬透性好的鋼，在一定的淬火冷卻條件下，能夠在較大的截面范圍內(nèi)獲得馬氏體組織。鋼的淬硬性是指鋼在淬火后所能達(dá)到的最高硬度，它主要取決于鋼的含碳量。含碳量越高，淬硬性越高。兩者的區(qū)別在于：淬透性是衡量鋼在淬火時(shí)獲得馬氏體的能力，與鋼的化學(xué)成分和奧氏體化條件有關(guān)；而淬硬性是衡量鋼淬火后所能達(dá)到的最高硬度，主要取決于鋼的含碳量。淬透性好的鋼不一定淬硬性高，淬硬性高的鋼也不一定淬透性好。五、綜合分析題1.熱處理工藝：正火：加熱到850870℃，保溫適當(dāng)時(shí)間后空冷。作用是細(xì)化晶粒，消除鍛造應(yīng)力，改善切削性能。調(diào)質(zhì)處理：淬火加熱到840860℃，油冷；回火加熱到550650℃，水冷或油冷。作用是使心部獲得回火索氏體組織，具有良好的綜合力學(xué)性能，即較高的強(qiáng)度和韌性。表面淬火：采用感應(yīng)加熱表面淬火或火焰加熱表面淬火等方法，使表面快速加熱到淬火溫度，然后噴水冷卻。作用是使表面獲得馬氏體組織，提高表面硬度和耐磨性。低溫回火：加熱到150200℃，保溫適當(dāng)時(shí)間后空冷。作用是消除表面淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低脆性，穩(wěn)定組織和尺寸。2.在相同的淬火條件下，40Cr鋼比45鋼的淬透性好的原因主要是合金元素的作用。40Cr鋼中含有鉻元素，鉻