金屬熱處理考試題題庫及答案解析一、選擇題（每題2分，共30分）1.完全退火主要適用于（）。A.亞共析鋼B.共析鋼C.過共析鋼D.所有鋼種答案：A。解析：完全退火是將亞共析鋼加熱到Ac3以上3050℃，保溫適當(dāng)時間后緩慢冷卻的工藝，目的是細(xì)化晶粒、改善組織、降低硬度等，主要用于亞共析鋼。共析鋼一般采用球化退火，過共析鋼采用球化退火或不完全退火，所以選A。2.淬火鋼回火時，隨著回火溫度的升高，其強度和硬度（）。A.升高B.降低C.不變D.先升高后降低答案：B。解析：回火過程中，隨著回火溫度升高，淬火鋼中馬氏體分解、碳化物聚集長大等，導(dǎo)致其強度和硬度降低，塑性和韌性提高，所以選B。3.為了改善高碳鋼的切削性能，應(yīng)采用（）。A.完全退火B(yǎng).球化退火C.去應(yīng)力退火D.正火答案：B。解析：高碳鋼硬度較高，切削加工困難。球化退火可使片狀滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙顫B碳體，降低硬度，改善切削性能。完全退火適用于亞共析鋼；去應(yīng)力退火主要消除內(nèi)應(yīng)力；正火會使高碳鋼硬度提高，不利于切削，所以選B。4.下列鋼經(jīng)完全退火后，哪種鋼的硬度最低（）。A.0.2%C鋼B.0.6%C鋼C.0.8%C鋼D.1.2%C鋼答案：A。解析：鋼的硬度主要取決于碳含量和組織形態(tài)。在完全退火狀態(tài)下，碳含量越低，硬度越低。0.2%C鋼碳含量最低，所以硬度最低，選A。5.感應(yīng)加熱表面淬火的淬硬層深度主要取決于（）。A.加熱速度B.冷卻速度C.電流頻率D.工件材料答案：C。解析：感應(yīng)加熱表面淬火時，電流頻率不同，產(chǎn)生的交變磁場在工件表面的集膚效應(yīng)不同，頻率越高，集膚效應(yīng)越明顯，淬硬層越淺；頻率越低，淬硬層越深，所以淬硬層深度主要取決于電流頻率，選C。6.下列哪種材料適合制造彈簧（）。A.T12鋼B.45鋼C.65Mn鋼D.20CrMnTi鋼答案：C。解析：彈簧需要高的彈性極限、屈服強度和疲勞強度。65Mn鋼含碳量較高，經(jīng)淬火和中溫回火后具有良好的彈性性能，適合制造彈簧。T12鋼主要用于制造刀具等；45鋼一般用于制造軸類等零件；20CrMnTi鋼用于制造齒輪等，所以選C。7.調(diào)質(zhì)處理就是（）。A.淬火+低溫回火B(yǎng).淬火+中溫回火C.淬火+高溫回火D.正火+高溫回火答案：C。解析：調(diào)質(zhì)處理是淬火后進行高溫回火的工藝，可使鋼獲得良好的綜合力學(xué)性能，即較高的強度和較好的塑性、韌性，所以選C。8.鋼在回火時出現(xiàn)回火脆性的現(xiàn)象是指（）。A.隨回火溫度升高，硬度降低B.隨回火溫度升高，沖擊韌性降低C.隨回火溫度升高，強度降低D.隨回火溫度升高，塑性降低答案：B。解析：回火脆性是指淬火鋼在某些溫度范圍內(nèi)回火時，沖擊韌性顯著下降的現(xiàn)象，所以選B。9.過共析鋼的正常淬火加熱溫度是（）。A.Ac1+3050℃B.Ac3+3050℃C.Accm+3050℃D.以上都不對答案：A。解析：過共析鋼淬火加熱溫度為Ac1+3050℃，目的是獲得細(xì)小的奧氏體晶粒和未溶的二次滲碳體，提高鋼的硬度和耐磨性，若加熱到Ac3以上會使奧氏體晶粒粗大，降低性能，所以選A。10.化學(xué)熱處理與其他熱處理方法的主要區(qū)別是（）。A.加熱溫度B.組織變化C.改變表面化學(xué)成分D.冷卻速度答案：C。解析：化學(xué)熱處理是將工件置于一定的活性介質(zhì)中加熱、保溫，使介質(zhì)中的活性原子滲入工件表面，改變表面化學(xué)成分，從而獲得所需性能的熱處理工藝，這是與其他熱處理方法的主要區(qū)別，所以選C。11.下列哪種熱處理工藝可使工件獲得表面高硬度、高耐磨性及心部良好的韌性和塑性（）。A.感應(yīng)加熱表面淬火B(yǎng).滲碳處理C.氮化處理D.以上都可以答案：D。解析：感應(yīng)加熱表面淬火是快速加熱工件表面，隨后快速冷卻，使表面獲得高硬度和耐磨性，心部保持原有良好的韌性和塑性；滲碳處理是將低碳鋼工件置于富碳介質(zhì)中加熱、保溫，使碳原子滲入表面，隨后淬火和低溫回火，表面獲得高硬度和耐磨性，心部保持良好韌性；氮化處理是使氮原子滲入工件表面，形成氮化物層，提高表面硬度、耐磨性、耐蝕性等，心部性能也可較好，所以選D。12.為了提高45鋼的綜合力學(xué)性能，應(yīng)進行（）。A.正火B(yǎng).淬火+低溫回火C.淬火+中溫回火D.淬火+高溫回火答案：D。解析：45鋼是中碳鋼，淬火+高溫回火（即調(diào)質(zhì)處理）可使鋼獲得良好的綜合力學(xué)性能，強度、塑性和韌性都較好，所以選D。13.下列鋼中，淬透性最好的是（）。A.45鋼B.T8鋼C.40Cr鋼D.GCr15鋼答案：C。解析：合金元素能提高鋼的淬透性。40Cr鋼是合金結(jié)構(gòu)鋼，含有鉻元素，能顯著提高淬透性；45鋼和T8鋼是碳素鋼，淬透性相對較低；GCr15鋼主要用于制造滾動軸承，其淬透性不如40Cr鋼，所以選C。14.金屬材料經(jīng)冷塑性變形后，其強度和硬度（）。A.升高B.降低C.不變D.先升高后降低答案：A。解析：冷塑性變形會使金屬晶體產(chǎn)生位錯等缺陷，位錯之間相互作用，阻礙位錯運動，從而使金屬的強度和硬度升高，這種現(xiàn)象稱為加工硬化，所以選A。15.珠光體是一種（）。A.單相固溶體B.兩相混合物C.鐵和碳的化合物D.金屬間化合物答案：B。解析：珠光體是由鐵素體和滲碳體組成的兩相混合物，所以選B。二、判斷題（每題1分，共10分）1.鋼的退火和正火主要用于改善切削性能。（）答案：√。解析：退火和正火可以細(xì)化晶粒、改善組織、調(diào)整硬度，從而改善鋼的切削性能，所以該說法正確。2.淬火鋼回火后的性能主要取決于回火溫度，與回火時間關(guān)系不大。（）答案：×。解析：淬火鋼回火后的性能不僅取決于回火溫度，回火時間也有重要影響?；鼗饡r間不足，組織轉(zhuǎn)變不充分，性能達不到要求；回火時間過長，會使碳化物聚集長大，降低性能，所以該說法錯誤。3.感應(yīng)加熱表面淬火可以獲得比普通淬火更高的硬度。（）答案：√。解析：感應(yīng)加熱表面淬火加熱速度極快，奧氏體晶粒細(xì)小，淬火后獲得的馬氏體組織細(xì)小，硬度比普通淬火更高，所以該說法正確。4.化學(xué)熱處理不僅能改變工件表面的組織，還能改變表面的化學(xué)成分。（）答案：√。解析：化學(xué)熱處理的本質(zhì)就是使活性原子滲入工件表面，改變表面化學(xué)成分，同時在后續(xù)的冷卻等過程中改變表面組織，所以該說法正確。5.過共析鋼的淬火加熱溫度應(yīng)選擇在Ac3以上。（）答案：×。解析：過共析鋼淬火加熱溫度應(yīng)選擇在Ac1+3050℃，若加熱到Ac3以上會使奧氏體晶粒粗大，且會使二次滲碳體全部溶解，淬火后殘余奧氏體增多，降低鋼的硬度和耐磨性，所以該說法錯誤。6.鋼的淬透性主要取決于鋼的化學(xué)成分。（）答案：√。解析：鋼的淬透性是指鋼在淬火時獲得淬硬層深度的能力，主要取決于鋼的化學(xué)成分，合金元素能提高鋼的淬透性，所以該說法正確。7.回火索氏體和索氏體的區(qū)別在于滲碳體的形態(tài)不同。（）答案：√。解析：回火索氏體是淬火鋼經(jīng)高溫回火后得到的組織，其中滲碳體呈粒狀；索氏體是過冷奧氏體在650600℃等溫轉(zhuǎn)變或正火得到的組織，滲碳體呈片狀，所以該說法正確。8.表面淬火既能改變工件表面的化學(xué)成分，又能改善其組織和性能。（）答案：×。解析：表面淬火是快速加熱工件表面并快速冷卻的工藝，主要改變工件表面的組織，一般不改變表面化學(xué)成分，所以該說法錯誤。9.金屬材料的硬度越高，其耐磨性就越好。（）答案：√。解析：一般情況下，金屬材料的硬度越高，抵抗磨損的能力越強，耐磨性就越好，所以該說法正確。10.馬氏體是一種硬而脆的組織。（）答案：×。解析：馬氏體的硬度和脆性與其含碳量有關(guān)。低碳馬氏體具有較高的強度和良好的韌性；高碳馬氏體硬度高但脆性大，所以不能一概而論說馬氏體是硬而脆的組織，該說法錯誤。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述淬火鋼回火的目的。答案：淬火鋼回火的目的主要有以下幾點：（1）降低脆性，消除或減少內(nèi)應(yīng)力。淬火時工件快速冷卻，會產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，容易導(dǎo)致工件變形甚至開裂?；鼗鹂梢允乖訑U散，降低內(nèi)應(yīng)力，提高工件的韌性和可靠性。（2）調(diào)整硬度和韌性。通過選擇不同的回火溫度，可以獲得不同的硬度和韌性組合，滿足各種工件的使用要求。例如，低溫回火可保持高硬度和耐磨性；中溫回火可獲得較高的彈性極限；高溫回火可獲得良好的綜合力學(xué)性能。（3）穩(wěn)定組織和尺寸。淬火后的組織不穩(wěn)定，在使用過程中可能會發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致尺寸變化?；鼗鹂梢允菇M織趨于穩(wěn)定，保證工件在使用過程中的尺寸精度。2.比較感應(yīng)加熱表面淬火和滲碳處理的特點及應(yīng)用范圍。答案：（1）感應(yīng)加熱表面淬火特點：加熱速度極快，生產(chǎn)效率高。加熱時間短，奧氏體晶粒細(xì)小，淬火后表面硬度高，耐磨性好。淬硬層深度易于控制，可通過調(diào)整電流頻率等參數(shù)實現(xiàn)。工件表面氧化、脫碳少，變形小。應(yīng)用范圍：適用于中碳鋼和中碳合金鋼制造的承受交變載荷、沖擊載荷的零件，如軸類、齒輪等。（2）滲碳處理特點：可以使低碳鋼工件表面獲得高碳的成分和組織，淬火后表面硬度高、耐磨性好，而心部仍保持低碳鋼的良好韌性和塑性。滲碳層的濃度和深度可以通過控制滲碳時間和溫度等參數(shù)進行調(diào)整。處理周期較長，成本相對較高。應(yīng)用范圍：主要用于承受強烈磨損和較大沖擊載荷的零件，如汽車、拖拉機的變速齒輪等。3.說明鋼的淬透性和淬硬層深度的區(qū)別與聯(lián)系。答案：區(qū)別：淬透性是鋼本身固有的一種屬性，它反映了鋼在淬火時獲得淬硬層深度的能力，主要取決于鋼的化學(xué)成分，與工件的形狀、尺寸、冷卻介質(zhì)等外部因素?zé)o關(guān)。淬硬層深度是指工件淬火后獲得馬氏體組織的深度，它不僅與鋼的淬透性有關(guān)，還與工件的形狀、尺寸、冷卻介質(zhì)的冷卻能力等外部因素密切相關(guān)。聯(lián)系：淬透性是影響淬硬層深度的重要因素之一。在相同的淬火條件下，淬透性高的鋼，其淬硬層深度較大；淬透性低的鋼，淬硬層深度較小。對于給定的鋼種（即淬透性一定），通過調(diào)整淬火工藝（如選擇合適的冷卻介質(zhì)、改變工件尺寸等）可以改變淬硬層深度。四、綜合分析題（每題15分，共30分）1.現(xiàn)有一批45鋼制造的軸類零件，要求表面具有高的硬度和耐磨性，心部具有良好的韌性和塑性。試制定合適的熱處理工藝，并說明各熱處理工序的作用。答案：合適的熱處理工藝為：正火+調(diào)質(zhì)處理+感應(yīng)加熱表面淬火+低溫回火。各熱處理工序的作用如下：（1）正火：將45鋼加熱到Ac3以上3050℃，保溫適當(dāng)時間后空冷。其作用是細(xì)化晶粒，消除鍛造等熱加工產(chǎn)生的組織缺陷，調(diào)整硬度，改善切削性能，為后續(xù)的調(diào)質(zhì)處理做組織準(zhǔn)備。（2）調(diào)質(zhì)處理：即淬火+高溫回火。淬火是將工件加熱到Ac3以上3050℃，保溫后油冷，使工件獲得馬氏體組織；高溫回火是將淬火后的工件加熱到500650℃，保溫后空冷。調(diào)質(zhì)處理可以使工件心部獲得良好的綜合力學(xué)性能，即較高的強度和較好的塑性、韌性，滿足軸類零件心部的性能要求。（3）感應(yīng)加熱表面淬火：利用感應(yīng)電流的集膚效應(yīng)快速加熱工件表面，隨后噴水冷卻，使表面獲得高硬度的馬氏體組織，提高表面的硬度和耐磨性。（4）低溫回火：將表面淬火后的工件加熱到150250℃，保溫后空冷。其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，保持表面的高硬度和耐磨性。2.分析T12鋼（含碳量1.2%）在不同熱處理狀態(tài)下的組織和性能特點。答案：（1）退火狀態(tài)組織：珠光體+二次滲碳體。在緩慢冷卻過程中，過共析鋼從奧氏體中析出二次滲碳體，剩余的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。性能特點：硬度較低，塑性和韌性相對較好，切削性能較好，但強度和耐磨性一般。（2）淬火狀態(tài)組織：馬氏體+殘余奧氏體+二次滲碳體。淬火時，奧氏體快速冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，由于含碳量高，會有部分奧氏體未能轉(zhuǎn)變而成為殘余奧氏體，