2025年鋼的熱處理測(cè)試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.亞共析鋼進(jìn)行完全退火時(shí)，加熱溫度應(yīng)控制在（）A.Ac1以下30-50℃B.Ac1以上30-50℃C.Ac3以上30-50℃D.Accm以上30-50℃2.為獲得良好的綜合力學(xué)性能，45鋼制造的軸類(lèi)零件通常采用的熱處理工藝是（）A.正火B(yǎng).完全退火C.淬火+低溫回火D.淬火+高溫回火3.下列冷卻介質(zhì)中，冷卻能力最強(qiáng)的是（）A.20℃清水B.10%NaCl水溶液C.礦物油D.空氣4.第一類(lèi)回火脆性（不可逆回火脆性）的溫度區(qū)間是（）A.150-250℃B.250-350℃C.400-500℃D.500-650℃5.感應(yīng)加熱表面淬火時(shí)，電流頻率越高，淬硬層深度（）A.越深B.越淺C.無(wú)影響D.先深后淺6.過(guò)共析鋼淬火加熱溫度選擇在Ac1+30-50℃的主要目的是（）A.獲得細(xì)小奧氏體晶粒B.減少殘余奧氏體量C.避免晶粒粗化D.以上都是7.球化退火主要用于（）A.亞共析鋼B.共析鋼C.過(guò)共析鋼D.所有碳素鋼8.下列組織中，硬度最高的是（）A.珠光體B.索氏體C.托氏體D.馬氏體9.滲碳工藝的主要目的是（）A.提高表面硬度和耐磨性B.提高心部強(qiáng)度C.改善切削性能D.消除內(nèi)應(yīng)力10.等溫淬火（貝氏體轉(zhuǎn)變）的主要目的是獲得（）A.高硬度B.良好的韌性C.高耐磨性D.高耐腐蝕性二、填空題（每空1分，共20分）1.鋼的熱處理基本原理是通過(guò)控制（）、（）和（），改變鋼的內(nèi)部組織，從而獲得所需性能。2.奧氏體的形成過(guò)程包括（）、（）、（）和（）四個(gè)階段。3.馬氏體轉(zhuǎn)變的主要特點(diǎn)是（）、（）和（）。4.常用的表面淬火方法有（）、（）和（）。5.回火的主要目的是（）、（）和（）。6.滲碳工藝通常分為（）、（）和（）三個(gè)階段。7.衡量鋼的淬透性的常用指標(biāo)是（）和（）。三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.比較完全退火與正火的工藝區(qū)別及應(yīng)用場(chǎng)景。2.說(shuō)明馬氏體轉(zhuǎn)變的主要特征及其對(duì)鋼性能的影響。3.分析回火過(guò)程中組織轉(zhuǎn)變的四個(gè)階段及對(duì)應(yīng)的性能變化。4.為什么過(guò)共析鋼淬火加熱溫度選擇在Ac1+30-50℃而不是Ac3以上？5.感應(yīng)加熱表面淬火的工藝特點(diǎn)及適用范圍是什么？四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.已知某45鋼試樣的奧氏體晶粒度為6級(jí)，根據(jù)晶粒度等級(jí)與晶粒直徑的關(guān)系（G=1+log?(N/64)，其中N為1in2面積中≥100倍放大時(shí)的晶粒數(shù)，1in=25.4mm），計(jì)算其實(shí)際晶粒直徑（保留兩位小數(shù)）。2.某鋼的過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變（C曲線）顯示，獲得全部馬氏體所需的臨界冷卻速度為15℃/s。若該鋼零件在油中冷卻時(shí)的平均冷卻速度為20℃/s，在水中冷卻時(shí)的平均冷卻速度為50℃/s，判斷兩種冷卻介質(zhì)是否能使零件完全淬硬，并說(shuō)明原因。五、綜合分析題（20分）某工廠用T10鋼制造一批手工鋸條，淬火后發(fā)現(xiàn)部分鋸條硬度不足（HRC＜60），且表面存在氧化脫碳現(xiàn)象。結(jié)合熱處理工藝原理，分析可能的原因，并提出改進(jìn)措施。答案一、單項(xiàng)選擇題1.C2.D3.B4.B5.B6.D7.C8.D9.A10.B二、填空題1.加熱溫度；保溫時(shí)間；冷卻速度2.奧氏體形核；奧氏體長(zhǎng)大；殘余滲碳體溶解；奧氏體成分均勻化3.無(wú)擴(kuò)散性；切變共格性；體積膨脹4.感應(yīng)加熱表面淬火；火焰加熱表面淬火；激光表面淬火5.消除內(nèi)應(yīng)力；穩(wěn)定組織和尺寸；調(diào)整硬度和韌性6.強(qiáng)滲階段；擴(kuò)散階段；降溫淬火階段7.臨界淬透直徑；端淬曲線三、簡(jiǎn)答題1.工藝區(qū)別：完全退火加熱溫度為Ac3+30-50℃，保溫后隨爐緩慢冷卻；正火加熱溫度為Ac3（亞共析鋼）或Accm（過(guò)共析鋼）+30-50℃，保溫后空冷。應(yīng)用場(chǎng)景：完全退火用于亞共析鋼消除內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化晶粒、改善切削性能；正火用于提高低碳鋼硬度（改善切削性）、作為中碳鋼最終熱處理（代替退火以提高效率）或高碳鋼預(yù)備熱處理（消除網(wǎng)狀滲碳體）。2.馬氏體轉(zhuǎn)變特征：①無(wú)擴(kuò)散性（原子不進(jìn)行長(zhǎng)程遷移，僅通過(guò)切變完成）；②切變共格性（新相與母相保持共格關(guān)系，形成表面浮凸）；③體積膨脹（馬氏體比容大于奧氏體，導(dǎo)致淬火應(yīng)力）；④轉(zhuǎn)變不完全性（冷卻至Mf以下仍有殘余奧氏體）。對(duì)性能影響：馬氏體是鋼中最硬的組織（硬度隨含碳量增加而升高），但脆性大；高碳馬氏體（針狀）易產(chǎn)生微裂紋，韌性差；低碳馬氏體（板條狀）具有較高強(qiáng)韌性。3.回火四階段：①第一階段（100-200℃）：馬氏體分解，析出ε-碳化物（薄片狀），形成回火馬氏體（M回），硬度略有下降，內(nèi)應(yīng)力部分消除；②第二階段（200-300℃）：殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w或回火馬氏體，硬度下降趨緩，內(nèi)應(yīng)力進(jìn)一步降低；③第三階段（250-400℃）：ε-碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)闈B碳體（Fe3C），形成回火托氏體（T回），硬度顯著下降，塑性、韌性提高；④第四階段（400℃以上）：滲碳體聚集長(zhǎng)大，α相發(fā)生回復(fù)與再結(jié)晶，形成回火索氏體（S回），硬度繼續(xù)下降，綜合力學(xué)性能最佳。4.過(guò)共析鋼（含碳量＞0.77%）若加熱至Ac3以上，會(huì)導(dǎo)致奧氏體晶粒粗化（因Accm＜Ac3，加熱到Ac3時(shí)滲碳體已全部溶解，奧氏體含碳量高，晶粒易粗化）；同時(shí)，奧氏體含碳量過(guò)高會(huì)增加殘余奧氏體量（淬火后殘余奧氏體不易轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體），降低硬度；而加熱至Ac1+30-50℃時(shí)，部分滲碳體未溶解，奧氏體含碳量適中（略高于共析成分），晶粒細(xì)小，淬火后得到細(xì)針狀馬氏體+少量殘余奧氏體+未溶滲碳體，硬度高且耐磨性好。5.工藝特點(diǎn)：①加熱速度快（表層幾秒內(nèi)達(dá)到淬火溫度，心部未升溫）；②淬硬層深度可控（通過(guò)調(diào)節(jié)電流頻率，高頻0.5-2mm，中頻2-10mm，工頻10-20mm）；③表面氧化脫碳少（加熱時(shí)間短）；④生產(chǎn)效率高（適合批量生產(chǎn)）。適用范圍：承受交變載荷、表面磨損的中碳鋼（如45鋼）或中碳低合金鋼（如40Cr）零件，如齒輪、軸類(lèi)、導(dǎo)軌等。四、計(jì)算題1.晶粒度等級(jí)G=6，代入公式G=1+log?(N/64)，得6=1+log?(N/64)→log?(N/64)=5→N/64=2?=32→N=64×32=2048（個(gè)/in2）。實(shí)際晶粒直徑d=1/√(N×放大倍數(shù)2/面積)，放大倍數(shù)100倍，面積1in2=25.42mm2≈645.16mm2。實(shí)際晶粒數(shù)密度n=N/(1002)=2048/10000=0.2048個(gè)/mm2。則d=1/√n≈1/√0.2048≈2.21mm（注：此處公式需修正，正確計(jì)算應(yīng)為：100倍下1in2內(nèi)有N個(gè)晶粒，實(shí)際1mm2內(nèi)的晶粒數(shù)n=N×(1in2)/(1002×1mm2)=2048×645.16/(10000×1)≈132.1個(gè)/mm2；實(shí)際晶粒直徑d=1/√n≈1/√132.1≈0.087mm）。2.油中冷卻速度20℃/s＞臨界冷卻速度15℃/s，能完全淬硬（獲得全部馬氏體）；水中冷卻速度50℃/s＞15℃/s，也能完全淬硬。但實(shí)際生產(chǎn)中需考慮零件尺寸：若零件尺寸過(guò)大，心部冷卻速度可能低于臨界值，導(dǎo)致心部出現(xiàn)非馬氏體組織。本題假設(shè)冷卻速度為平均速度，故兩種介質(zhì)均能滿(mǎn)足要求。五、綜合分析題可能原因：①淬火加熱溫度不足（未達(dá)到Ac1+30-50℃，奧氏體未充分形成，淬火后馬氏體量少）；②保溫時(shí)間過(guò)短（碳化物未充分溶解，奧氏體含碳量低）；③冷卻速度不夠（油冷或冷卻介質(zhì)溫度過(guò)高，未達(dá)到臨界冷卻速度，部分組織轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w或貝氏體）；④表面氧化脫碳（加熱時(shí)爐內(nèi)氣氛控制不嚴(yán)，表面碳含量降低，淬火后表面馬氏體含碳量不足，硬度下降）。改進(jìn)措施：①調(diào)整加熱溫度至Ac1（T10鋼Ac1≈730℃）+30-50℃（