2026年熱處理工實(shí)操考核試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪種鋼材最適合采用調(diào)質(zhì)處理以獲得良好的綜合力學(xué)性能？A.20鋼B.45鋼C.T8鋼D.GCr15鋼【答案】B【解析】45鋼屬于中碳鋼，含碳量適中，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后能獲得良好的強(qiáng)度與韌性配合，廣泛用于制造軸類、齒輪等零件。2.在箱式電阻爐中加熱工件時(shí)，為防止氧化脫碳，最常用的保護(hù)氣氛是：A.氧氣B.氮?dú)釩.二氧化碳D.空氣【答案】B【解析】氮?dú)鉃槎栊詺怏w，能有效隔絕空氣中的氧，減少工件表面氧化脫碳傾向，是箱式爐中最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的保護(hù)氣氛。3.淬火冷卻介質(zhì)中，冷卻能力最強(qiáng)的是：A.10號(hào)機(jī)械油B.水C.聚合物水溶液D.空氣【答案】B【解析】水的冷卻速度最快，尤其在650～550℃區(qū)間，冷卻能力遠(yuǎn)高于油，但易引發(fā)變形開裂，需根據(jù)材料與形狀謹(jǐn)慎選用。4.對(duì)40Cr鋼軸類零件進(jìn)行高頻淬火后，硬度檢測(cè)部位應(yīng)選在：A.表面1mm深處B.表面0.5mm深處C.表面2mm深處D.表面5mm深處【答案】A【解析】高頻淬火硬化層深度一般為1～3mm，硬度檢測(cè)取距表面1mm處可準(zhǔn)確反映有效硬化層硬度，避免脫碳層干擾。5.回火索氏體組織的典型力學(xué)性能特征是：A.高硬度、低韌性B.高韌性、低硬度C.強(qiáng)度與韌性良好配合D.高耐磨、低強(qiáng)度【答案】C【解析】回火索氏體為調(diào)質(zhì)處理后的典型組織，具有強(qiáng)度與韌性的最佳匹配，是中碳結(jié)構(gòu)零件最常用的最終組織。6.下列哪項(xiàng)不是真空熱處理優(yōu)點(diǎn)？A.無(wú)氧化脫碳B.表面光亮C.處理成本低D.變形小【答案】C【解析】真空熱處理需專用設(shè)備與真空系統(tǒng)，能耗高、設(shè)備折舊大，導(dǎo)致處理成本高于常規(guī)氣氛爐，故“成本低”不是其優(yōu)點(diǎn)。7.對(duì)W18Cr4V高速鋼進(jìn)行三次高溫回火的主要目的是：A.降低硬度B.消除應(yīng)力C.促使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變并析出彌散碳化物D.細(xì)化晶粒【答案】C【解析】高速鋼淬火后殘余奧氏體高達(dá)20%以上，三次560℃回火可使殘余奧氏體充分轉(zhuǎn)變，并析出二次硬化碳化物，提高紅硬性。8.氣體滲碳時(shí)，爐內(nèi)碳勢(shì)控制常用哪類探頭？A.熱電偶B.氧探頭C.紅外探頭D.壓力探頭【答案】B【解析】氧探頭通過測(cè)量爐內(nèi)氧分壓，間接計(jì)算碳勢(shì)，響應(yīng)速度快、精度高，是目前滲碳爐碳勢(shì)控制的主流方式。9.下列哪種缺陷最可能因淬火加熱溫度過高引起？A.軟點(diǎn)B.過熱過燒C.脫碳D.表面裂紋【答案】B【解析】加熱溫度過高，晶粒急劇長(zhǎng)大，甚至局部熔化，形成過熱過燒組織，導(dǎo)致材料脆化，無(wú)法通過后續(xù)熱處理挽救。10.對(duì)20CrMnTi齒輪滲碳淬火后，層深要求0.8～1.2mm，有效硬化層深度測(cè)定采用：A.維氏硬度法（HV1）B.洛氏HRCC.布氏硬度D.肖氏硬度【答案】A【解析】按GB/T9450標(biāo)準(zhǔn)，滲碳有效硬化層深度以HV1550界限值測(cè)定，自表面垂直向心部測(cè)量至硬度降至550HV處。二、判斷題（每題1分，共10分，正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）11.等溫淬火獲得的組織主要為下貝氏體，具有良好強(qiáng)韌性。【答案】√【解析】等溫淬火在貝氏體區(qū)恒溫轉(zhuǎn)變，可避免馬氏體轉(zhuǎn)變帶來的高內(nèi)應(yīng)力，得到下貝氏體+殘余奧氏體組織，強(qiáng)韌性佳。12.工件淬火后必須立即回火，否則室溫下也可能發(fā)生自然開裂?！敬鸢浮俊獭窘馕觥扛咛间摶驈?fù)雜形狀件淬火后殘余應(yīng)力極高，即使室溫放置，也可能因應(yīng)力松弛與氫脆疊加導(dǎo)致延時(shí)開裂，故需及時(shí)回火。13.氣體氮化溫度越高，氮化層硬度越高?！敬鸢浮俊痢窘馕觥康瘻囟冗^高（＞580℃），合金氮化物聚集長(zhǎng)大，硬度反而下降；一般氮化溫度控制在500～540℃，以獲得最高硬度。14.真空油淬爐中，油槽需充氮加壓，以提高冷卻速度。【答案】√【解析】真空環(huán)境下油沸點(diǎn)降低，冷卻能力下降；充氮至0.5～0.8bar可抑制油沸騰，恢復(fù)冷卻速度，并減少油煙。15.感應(yīng)淬火頻率越高，硬化層越深?！敬鸢浮俊痢窘馕觥款l率越高，集膚效應(yīng)越顯著，電流透入深度越淺，硬化層變?。坏皖l（1～3kHz）適合深層，高頻（200～400kHz）適合淺層。16.對(duì)同一鋼號(hào)，回火溫度越高，硬度一定越低?！敬鸢浮俊獭窘馕觥炕鼗饻囟壬撸蓟镂龀霾⒕奂?，馬氏體正方度下降，硬度單調(diào)降低，符合回火軟化規(guī)律。17.滲碳件淬火后低溫回火溫度一般高于200℃?！敬鸢浮俊痢窘馕觥繚B碳層為高碳馬氏體，低溫回火溫度160～200℃即可消除應(yīng)力并保持高硬度（HRC58以上），超過200℃硬度下降明顯。18.退火冷卻速度比正火慢，所得組織更均勻?！敬鸢浮俊獭窘馕觥客嘶鸩捎脿t冷，過冷度小，組織接近平衡態(tài)，珠光體片層粗，硬度低，利于后續(xù)加工；正空空冷，組織較細(xì)。19.熱處理工藝卡片只需注明加熱溫度，無(wú)需標(biāo)注保溫時(shí)間?！敬鸢浮俊痢窘馕觥勘貢r(shí)間決定組織轉(zhuǎn)變是否充分，工藝卡片必須同時(shí)注明加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻方式及檢驗(yàn)要求，缺一不可。20.采用分級(jí)淬火可有效減少薄壁套類零件的橢圓變形?！敬鸢浮俊獭窘馕觥糠旨?jí)淬火在Ms點(diǎn)以上恒溫停留，使截面溫度均勻后再空冷，可顯著降低熱應(yīng)力與組織應(yīng)力，減少變形。三、填空題（每空1分，共20分）21.45鋼調(diào)質(zhì)處理淬火加熱溫度一般選________℃，回火溫度根據(jù)硬度要求選________℃。【答案】840～860；500～650【解析】45鋼Ac3約780℃，淬火溫度需高于Ac330～50℃；回火溫度區(qū)間寬，500～650℃可調(diào)硬度HB220～300。22.氣體滲碳強(qiáng)滲階段碳勢(shì)通常設(shè)定在________%，擴(kuò)散階段降至________%?！敬鸢浮?.15～1.25；0.85～0.95【解析】強(qiáng)滲高碳勢(shì)快速增碳，擴(kuò)散降低碳勢(shì)使碳向內(nèi)遷移，獲得平緩濃度梯度，防止網(wǎng)狀碳化物。23.真空高壓氣淬常用氣體為________，其淬透能力隨壓力升高而________?！敬鸢浮扛呒兊?dú)猓ɑ蚝猓?；增?qiáng)【解析】氮?dú)獍踩畠r(jià)，壓力升至5～20bar可顯著提高冷卻速度，氦氣冷卻更快但成本高。24.感應(yīng)淬火設(shè)備中，比功率定義為________，常用單位________?！敬鸢浮繂挝幻娣e輸入功率；kW/cm2【解析】比功率決定加熱速度及溫度梯度，軸類零件常用0.5～1.5kW/cm2，模數(shù)大取上限。25.鋁合金固溶時(shí)效處理中，固溶溫度一般低于過燒溫度________℃，時(shí)效溫度人工時(shí)效選________℃?！敬鸢浮?5～30；160～190【解析】防止過燒，固溶溫度需低于共晶溫度15～30℃；人工時(shí)效溫度160～190℃可獲得峰值強(qiáng)度。26.檢測(cè)滲氮層脆性常用________法，壓痕等級(jí)≤________級(jí)為合格?！敬鸢浮烤S氏硬度壓痕；2【解析】GB/T11354規(guī)定，用HV0.5或HV1壓痕，根據(jù)裂紋長(zhǎng)度評(píng)定，1～2級(jí)合格，3級(jí)以上脆性偏大。27.高速鋼淬火后殘余奧氏體含量可達(dá)________%，經(jīng)三次回火后降至________%以下?！敬鸢浮?0～30；2【解析】W18Cr4V淬火后殘余奧氏體約25%，每次回火轉(zhuǎn)變約10%，三次后基本轉(zhuǎn)變完全，尺寸穩(wěn)定。28.箱式爐升溫階段，為避免溫差開裂，復(fù)雜鑄件應(yīng)________裝爐，并設(shè)置________℃的預(yù)熱平臺(tái)。【答案】隨爐升溫；300～400【解析】預(yù)熱平臺(tái)可消除部分加工應(yīng)力，減少升溫?zé)釕?yīng)力，防止薄壁部位開裂。29.熱處理冷卻介質(zhì)污染后，冷卻能力________，可通過________試驗(yàn)測(cè)定其冷卻特性曲線?！敬鸢浮肯陆担籌SO9950銀探頭【解析】油含水、雜質(zhì)會(huì)顯著降低冷卻速度，銀探頭φ12.5mm×60mm，測(cè)800→400℃時(shí)間評(píng)價(jià)冷卻性能。30.工件表面出現(xiàn)軟點(diǎn)，常見原因是________、________?！敬鸢浮棵撎?；冷卻不均（或局部污染）【解析】脫碳層硬度低；冷卻時(shí)氣泡附著或介質(zhì)污染導(dǎo)致局部冷速不足，形成非馬氏體組織。四、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）31.簡(jiǎn)述滲碳齒輪熱處理后出現(xiàn)“內(nèi)氧化”缺陷的機(jī)理、危害及預(yù)防措施。【答案】機(jī)理：滲碳?xì)夥罩泻⒘垦?、水，與鋼中Cr、Mn、Ti等合金元素親和力強(qiáng)，沿晶界優(yōu)先氧化形成Cr?O?、MnO等，深度5～30μm，后續(xù)淬火形成非馬氏體黑帶。危害：硬度下降200HV以上，降低彎曲疲勞強(qiáng)度30%～50%，早期齒根疲勞剝落。預(yù)防措施：1.原料控制：選用低氧勢(shì)滲碳鋼，降低Cr、Mn含量波動(dòng)；2.氣氛凈化：甲醇、丙烷脫水，氧探頭監(jiān)測(cè)，露點(diǎn)≤-60℃；3.設(shè)備升級(jí)：采用低壓真空滲碳，氧分壓<10?3mbar，徹底消除內(nèi)氧化；4.工藝優(yōu)化：降低強(qiáng)滲溫度至920℃以下，縮短時(shí)間，減少氧擴(kuò)散；5.后處理：輕磨削0.05mm去除黑層，或噴丸強(qiáng)化引入殘余壓應(yīng)力，恢復(fù)疲勞性能。32.某企業(yè)采用網(wǎng)帶爐對(duì)65Mn彈墊片進(jìn)行淬火+中溫回火，要求硬度HRC42～46，但批量出現(xiàn)回火不足（HRC50）與回火過度（HRC38）并存現(xiàn)象，請(qǐng)分析可能原因并給出解決方案?！敬鸢浮吭蚍治觯?.爐溫不均：網(wǎng)帶寬度2m，兩側(cè)與中心溫差±15℃，熱電偶僅測(cè)中心，邊緣溫度低導(dǎo)致回火不足；2.裝爐密度大：墊片堆疊，熱風(fēng)循環(huán)受阻，實(shí)際工件溫度低于設(shè)定值；3.網(wǎng)帶速度波動(dòng)：變頻電機(jī)編碼器故障，速度時(shí)快時(shí)慢，保溫時(shí)間差異±3min；4.回火爐分區(qū)控溫失效，PID參數(shù)未自整定，出現(xiàn)超調(diào)；5.原材料混料：部分批次為50鋼，Ms點(diǎn)高，同樣回火溫度硬度下降更快。解決方案：1.爐溫標(biāo)定：用9點(diǎn)測(cè)溫架，每季度一次，調(diào)整燒嘴角度，使溫差≤±5℃；2.裝爐規(guī)范：墊片單層平鋪，密度≤5kg/m2，加裝擋風(fēng)板強(qiáng)化循環(huán)；3.設(shè)備維護(hù)：更換編碼器，速度閉環(huán)控制，誤差<1%；4.控溫升級(jí)：采用多段PID+SSR無(wú)觸點(diǎn)控溫，增設(shè)超溫報(bào)警并記錄曲線；5.材料確認(rèn)：入庫(kù)光譜檢驗(yàn)，按爐號(hào)分批熱處理，不同鋼號(hào)單獨(dú)設(shè)定回火溫度，50鋼回火溫度降低20℃。33.闡述大型42CrMo風(fēng)電主軸調(diào)質(zhì)處理時(shí)，如何控制變形與開裂，并給出具體工藝參數(shù)。【答案】控制思路：降低熱應(yīng)力與組織應(yīng)力，保持均勻冷卻。工藝參數(shù)：1.預(yù)熱：550℃×2h，隨爐升溫至550℃，升溫速度≤50℃/h；2.淬火加熱：860℃×3h，保護(hù)氣氛為氮?dú)?丙烷，碳勢(shì)0.35%，減少脫碳；3.冷卻方式：采用水-空交替淬火，先水冷3min，出水空冷2min，循環(huán)3次，控制表面與心部溫差<100℃；4.回火：580℃×6h，爐冷至300℃出爐，消除應(yīng)力；5.變形檢測(cè)：淬火后熱態(tài)下用激光對(duì)邊距測(cè)量，跳動(dòng)≤1mm，超差立即熱態(tài)校正；6.防裂措施：R角處纏陶瓷纖維，降低冷速；鍛后UT探傷，確保無(wú)≥φ2mm當(dāng)量缺陷；7.結(jié)果：硬度HB260～290，屈服強(qiáng)度≥650MPa，晶粒度7級(jí)，軸端跳動(dòng)≤0.8mm，無(wú)裂紋。五、綜合實(shí)操題（20分）34.現(xiàn)場(chǎng)給定一批φ20mm×100mm的20CrMnTi試棒，要求完成滲碳+淬火+低溫回火全流程，滲層深度0.8～1.0mm，表面硬度HRC60～63，心部硬度HRC35～42。設(shè)備為可控氣氛井式滲碳爐，配套油淬槽、回火爐。請(qǐng)編寫詳細(xì)工藝卡并現(xiàn)場(chǎng)操作，完成后提交硬度梯度曲線及金相照片?！敬鸢浮抗に嚳ň幪?hào)：2026-TC-20CrMnTi-011.前處理：a.清洗：60℃熱水+5%金屬清洗劑超聲10min，壓縮空氣吹干；b.裝夾：試棒垂直吊掛，間距20mm，防滲碳涂料涂端面；2.滲碳：a.升溫：隨爐升溫至920℃，升溫速度≤150℃/h；b.強(qiáng)滲：920℃×3h，碳勢(shì)1.2%，甲醇180d/min，丙烷1.2m3/h；c.擴(kuò)散：920℃×1.5h，碳勢(shì)0.9%，丙烷降至0.4m3/h；d.降溫至840℃，保溫30min，準(zhǔn)備淬火；3.淬火：a.油槽溫度60℃，10