鋼熱處理試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.鋼的熱處理核心是通過控制（）改變內(nèi)部組織以獲得目標性能。A.加熱速度B.冷卻速度C.加熱溫度與冷卻速度D.保溫時間答案：C2.共析鋼加熱時，珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的起始溫度是（）。A.Ac1B.Ac3C.AccmD.Ar1答案：A3.45鋼（亞共析鋼）完全退火的加熱溫度應選擇（）。A.Ac1以下B.Ac1~Ac3之間C.Ac3以上3050℃D.Accm以上3050℃答案：C4.為獲得高硬度和耐磨性，工具鋼通常采用（）工藝。A.退火B(yǎng).正火C.淬火+低溫回火D.淬火+高溫回火答案：C5.馬氏體轉(zhuǎn)變的主要特征是（）。A.擴散型轉(zhuǎn)變B.無擴散切變方式C.緩慢冷卻形成D.平衡組織答案：B6.下列冷卻介質(zhì)中，冷卻能力最強的是（）。A.油B.水C.鹽水D.空氣答案：C7.鋼的淬透性主要取決于（）。A.工件尺寸B.冷卻介質(zhì)C.碳含量及合金元素D.加熱溫度答案：C8.低溫回火（150250℃）的主要目的是（）。A.消除內(nèi)應力，保持高硬度B.提高塑性和韌性C.獲得回火索氏體D.降低硬度便于加工答案：A9.表面淬火的主要目的是（）。A.提高心部硬度B.使表層獲得高硬度、耐磨性，心部保持韌性C.消除表面氧化D.細化表層晶粒答案：B10.化學熱處理與其他熱處理的根本區(qū)別是（）。A.加熱溫度更高B.冷卻速度更快C.表層成分改變D.組織轉(zhuǎn)變不同答案：C11.過共析鋼淬火加熱溫度應選擇（）。A.Ac1以上3050℃B.Ac3以上3050℃C.Accm以上3050℃D.Ac1以下答案：A12.退火與正火的主要區(qū)別是（）。A.加熱溫度不同B.冷卻速度不同C.保溫時間不同D.組織轉(zhuǎn)變機理不同答案：B13.鋼的回火穩(wěn)定性是指（）。A.回火后硬度保持能力B.回火時抵抗軟化的能力C.回火溫度范圍D.回火組織穩(wěn)定性答案：B14.感應加熱表面淬火的深度主要取決于（）。A.加熱時間B.電流頻率C.冷卻介質(zhì)D.工件材料答案：B15.滲碳工藝常用于（）。A.高碳鋼B.中碳鋼C.低碳鋼D.鑄鐵答案：C二、多項選擇題（每題3分，共30分）1.影響奧氏體晶粒大小的因素包括（）。A.加熱溫度B.保溫時間C.原始組織D.鋼的成分答案：ABCD2.淬火后鋼的性能特點有（）。A.高硬度B.高脆性C.高塑性D.內(nèi)應力大答案：ABD3.完全退火適用于（）。A.亞共析鋼B.過共析鋼C.鑄鋼件D.鍛鋼件答案：ACD4.下列屬于化學熱處理的工藝有（）。A.滲碳B.滲氮C.表面淬火D.碳氮共滲答案：ABD5.回火索氏體與索氏體的區(qū)別在于（）。A.形成方式不同（回火vs正火/退火）B.碳化物形態(tài)（粒狀vs片狀）C.硬度更高D.韌性更差答案：AB6.導致淬火裂紋的可能原因有（）。A.冷卻速度過快B.工件形狀復雜（存在尖角）C.淬火前未消除內(nèi)應力D.加熱溫度過高答案：ABCD7.正火的主要目的包括（）。A.細化晶粒B.消除網(wǎng)狀滲碳體C.提高硬度便于切削D.作為最終熱處理答案：ABD8.影響鋼淬硬性的因素有（）。A.碳含量B.合金元素C.奧氏體化溫度D.冷卻速度答案：AC9.球化退火適用于（）。A.工具鋼（如T10）B.高碳鋼C.亞共析鋼D.需改善切削性能的鋼答案：ABD10.真空熱處理的優(yōu)點包括（）。A.防止氧化脫碳B.減少變形C.提高表面質(zhì)量D.降低成本答案：ABC三、填空題（每題2分，共30分）1.鋼的熱處理三要素是加熱溫度、保溫時間和（）。答案：冷卻速度2.共析鋼的Ac1溫度約為（）℃。答案：7273.馬氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度稱為（），符號為（）。答案：馬氏體點；Ms4.完全退火的冷卻方式是（）。答案：隨爐緩慢冷卻5.淬火后鋼的組織主要是（），需通過（）消除內(nèi)應力。答案：馬氏體；回火6.表面淬火常用的加熱方法有感應加熱、火焰加熱和（）。答案：激光加熱7.滲碳工藝中，滲碳層由表及里依次為過共析層、共析層和（）。答案：亞共析層8.低溫回火后的組織稱為（），硬度約為（）HRC。答案：回火馬氏體；58649.40Cr鋼（合金結(jié)構鋼）常用的最終熱處理工藝是（）。答案：淬火+高溫回火（調(diào)質(zhì)處理）10.鋼的臨界冷卻速度是指獲得全部（）組織所需的最小冷卻速度。答案：馬氏體11.正火的冷卻方式是（）。答案：空冷12.球化退火的加熱溫度為（）以上2030℃。答案：Ac113.滲氮工藝的主要優(yōu)點是（）、變形小、耐磨性高。答案：表面硬度極高（或硬度保持性好）14.回火脆性分為（）和（）兩類。答案：第一類（不可逆）；第二類（可逆）15.感應加熱表面淬火時，高頻電流適用于（）層深，工頻電流適用于（）層深。答案：?。缓袼?、簡答題（共40分）（一）封閉型簡答題（每題5分，共20分）1.簡述完全退火的工藝步驟及適用范圍。答案：步驟：將鋼加熱至Ac3以上3050℃（亞共析鋼），保溫足夠時間使組織完全奧氏體化，隨后隨爐緩慢冷卻至500℃以下出爐空冷。適用范圍：主要用于亞共析鋼的鑄、鍛、焊件，目的是消除內(nèi)應力、細化晶粒、改善切削性能。2.說明淬火介質(zhì)的選擇原則。答案：①對于小尺寸高碳鋼件，需快速冷卻（如鹽水）以避免珠光體轉(zhuǎn)變；②對于合金鋼或較大尺寸工件，可選用油冷以減少變形開裂；③對形狀復雜件，可采用水油雙介質(zhì)淬火（先水后油）平衡冷卻速度。3.列舉三種常見的回火組織及其對應的回火溫度范圍。答案：①回火馬氏體（150250℃）；②回火托氏體（350500℃）；③回火索氏體（500650℃）。4.簡述滲碳后的常見熱處理工藝及目的。答案：滲碳后需進行淬火+低溫回火。淬火使表層高碳奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，獲得高硬度；低溫回火消除淬火應力，穩(wěn)定組織，保持高耐磨性。（二）開放型簡答題（每題10分，共20分）1.比較正火與退火的異同點（從工藝、組織、性能、應用四方面分析）。答案：相同點：均屬于加熱保溫冷卻的熱處理工藝，目的包括消除內(nèi)應力、改善組織性能。不同點：①工藝：正火冷卻速度快（空冷），退火冷卻速度慢（隨爐冷或坑冷）；②組織：正火得到細片狀珠光體（索氏體），退火得到粗片狀珠光體（珠光體+鐵素體/滲碳體）；③性能：正火后硬度、強度高于退火，塑性略低；④應用：正火用于改善低碳鋼切削性能、作為最終熱處理（如不重要零件）；退火用于高碳鋼軟化、精密零件預處理。2.某45鋼軸類零件（φ50mm）淬火后發(fā)現(xiàn)表面硬度僅為45HRC（正常應為5560HRC），試分析可能原因及解決措施。答案：可能原因：①加熱溫度不足（未達到Ac3以上，奧氏體未充分形成）；②保溫時間過短（碳未完全溶解，奧氏體碳含量低）；③冷卻速度不足（未達到臨界冷卻速度，部分組織轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w/貝氏體）；④表面脫碳（加熱時無保護氣氛，表層碳含量降低，馬氏體硬度下降）；⑤淬火介質(zhì)選擇不當（如水溫過高，冷卻能力下降）。解決措施：①調(diào)整加熱溫度至840860℃（Ac3=780℃，故+6080℃）；②延長保溫時間（按11.5min/mm計算，φ50mm需5075min）；③改用鹽水（10%NaCl溶液）或降低水溫（<30℃）以提高冷卻速度；④加熱時采用保護氣氛（如通入氮氣）或裝箱保護防止脫碳；⑤檢查淬火介質(zhì)是否污染（如油中含水降低冷卻能力），必要時更換介質(zhì)。五、應用題（共20分）1.計算與工藝設計（10分）：T12鋼（過共析鋼，Ac1=730℃，Accm=820℃）需進行球化退火，計算其加熱溫度并設計完整工藝步驟，說明各步驟目的。答案：加熱溫度：Ac1以上2030℃，即750760℃。工藝步驟：①加熱：以100150℃/h速度升溫至750760℃（避免升溫過快導致熱應力）；②保溫：保溫時間按11.5min/mm計算（如工件厚度20mm，保溫2030min），確保原始網(wǎng)狀滲碳體部分溶解，奧氏體中碳分布不均勻；③冷卻：隨爐緩冷至600℃以下（冷卻速度≤20℃/h），使奧氏體在緩慢冷卻中析出粒狀滲碳體，形成球狀珠光體；④出爐空冷：600℃以下出爐，防止長時間緩冷增加成本。目的：消除網(wǎng)狀滲碳體，獲得球狀珠光體組織，降低硬度（從200250HB降至180220HB），改善切削加工性，并為后續(xù)淬火作組織準備（避免淬火時因網(wǎng)狀滲碳體導致裂紋）。2.缺陷分析與改進（10分）：某工廠生產(chǎn)的20CrMnTi齒輪（滲碳淬火件）在使用中出現(xiàn)齒面脫落，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)滲碳層深度僅0.3mm（技術要求0.81.2mm）。試分析可能的滲碳工藝問題，并提出改進措施。答案：可能的工藝問題：①滲碳溫度過低（正常900950℃，溫度低則碳原子擴散速度慢）；②滲碳時間不足（時間短導致碳原子未充分擴散至深層）；③滲碳氣氛濃度不足（如煤油滴量少，爐內(nèi)碳勢低）；④工件裝爐方式不當（堆疊過密影響氣氛流通，表層碳吸收受阻）；⑤滲碳后冷卻速度過快（未緩冷導致表層碳化物析出，阻礙后續(xù)擴散）。改進措施：①提高滲碳溫度至920940℃（在鋼的奧氏體化溫度范圍內(nèi)，兼顧擴散速度與晶粒長大）；②延長滲碳時間（根據(jù)經(jīng)驗公式：層深δ≈√(Kt)，K為溫度相關系數(shù)，9