材料热处理考试试题.答案

2011-10-1812010年材料热处理工程师资格考试综合素质与技能（第一单元）一、单项选择题（每小题1分，共计20分）下列各题A）、B）、C）、D）四个选项中，只有一个选项是正确的1．奥氏体晶粒度是表示奥氏体晶粒的大小，通常按标准试验方法在930±10℃保温足够时间后测定的晶粒大小称为（P94）□A）起始晶粒度□B）实际晶粒度□C）本质晶粒度□D）特种晶粒度2．下贝氏体的韧性远高于上贝氏体主要是因为下贝氏体的（P99）□A）碳化物呈粒细状□B）碳化物呈细片状□C）位错密度高□D）位错密度低2011-10-1823．高碳工具钢或合金工具钢的等温球化退火处理的加热温度通常是□A）Ac1＋20~30℃（P109）□B）Ac1-20~30℃□C）Acm＋20~30℃□D）Acm-20~30℃4．钢中马氏体形态主要分为板条状马氏体和片状马氏体，获得板条状（位错）马氏体的条件是（P100）□A）MS＞350℃WC﹤0.2%□B）MS﹤200℃WC＞1.0%□C）MS200℃~300℃WC0.2~0.5%□D）MS300℃~350℃WC0.5~1.0%5．钢中马氏体力学性能的显著特点是具有高硬度和高强度，马氏体硬度主要取决于（P101）□A）钢中合金元素量□B）马氏体中含碳量□C）钢的加热温度□D）钢的冷却速度2011-10-1836．钢的临界冷却速度是指过冷奥氏体不发生分解直接得到（P103）□A）全部珠光体的最低冷却速度□B）全部上贝氏体（含残余奥氏体）的最低冷却速度□C）全部下贝氏体（含残余奥氏体）的最低冷却速度□D）全部马氏体（含残余奥氏体）的最低冷却速度7．出现第二类回火脆性的回火工艺是（P105）□A）在450℃~650℃温度范围内回火□B）回火时快冷□C）回火时慢冷□D）在450℃~650℃温度范围内回火，且缓慢冷却8．为获得良好的综合力学性能，38CrMoAl钢制造的氮化件预先热处理应采用（P137）□A）退火□B）正火□C）调质□D）渗碳2011-10-1849．消除过共析层网状碳化物最简便的热处理工艺为（P114）□A）完全退火□B）不完全退火□C）正火□D）高温回火10．亚共析碳钢亚温淬火常用的最佳温为（P116）□A）Ac1＋10~20℃□B）Ac3＋10~20℃□C）比Ac3略低□D）比Ar3略低11．去应力退火的加热温度范围是（P107）□A）Ac1以上30~50℃□B）Ac1以下某温度□C）Acm以上□D）Ac3以上12．中碳钢淬火后高温回火称为调质处理，获得的组织是（P105）□A）回火马氏体□B）回火索氏体□C）回火托（屈）氏体□D）珠光体2011-10-18513．扩散是钢的化学热处理过程中重要控制因子，而影响扩散系数的最重要因素是（P41）□A）温度□B）扩散方式□C）晶格类型□D）固溶体类型14．化学热处理中，用作提高耐磨和耐腐蚀性的常用工艺是（P152）□A）渗硼□B）渗铝□C）渗流□D）渗碳15．高频加热淬火频率为100~1000kHz，通常达到的淬硬层深度为(P162）□A）0.2~2mm□B）2~5mm□C）2~8mm□D）10~15mm16．球墨铸铁通常的淬火工艺为（P190）□A）860~900℃，油冷□B）860~900℃，水冷□C）900~930℃，油冷□D）900~930℃，水冷17．变形铝合金淬火后时效的主要目的是（P196）□A）消除应力□B）提高强度□C）降低硬度□D）稳定尺寸2011-10-18618．为使高精度量具尺寸稳定，常用的热处理工艺是（P214）□A）多次回火□B）一次冷处理□C）一次稳定化处理□D）多次冷处理与稳定化处理19．为避免20CrMnTi钢大型锻件产生魏氏组织，改进热处理工艺是□A）提高正火温度（P274）□B）加快正火冷却速度□C）二次正火□D）降温等温20．提高CrWMn冷作模具钢强韧性和耐磨性的微细化热处理工艺是□A）850℃加热保温后油冷＋200℃回火（P228）□B）810℃加热保温后油冷（油温150℃）＋200℃回火□C）840℃加热保温后240℃等温1小时空冷＋250℃回火□D）970℃加热保温后油冷＋560℃回火＋820℃加热保温后油冷＋280℃等温1小时空冷＋200℃回火2011-10-187二、简答题（每小题4分，共计40分）1.何谓钢的球化退火，其目的是什么？主要适用于哪些钢材？（P109）答：所谓钢的球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火工艺。其目的是降低硬度、改善切削加工性，并为以后的淬火做好组织准备。球化退火主要用于共析钢、过共析钢的锻件及结构钢的冷挤压件等。答：（P117）或（《金属热处理原理与工艺》王顺兴主编P166-167）单介质淬火：形状简单的碳钢工件用水冷，合金钢或合金工具钢大件用油冷。双介质淬火：形状复杂、易变形工件可采用此淬火方法，预冷淬火（延时淬火）：用于工具、模具钢，可减少其变形和开裂。分级淬火：用于合金工具钢及小截面碳素钢工具钢，以减少其变形和开裂。等温淬火：用于要求变形小、强韧性高的合金钢工件。（《金属热处理原理与工艺》P163）2．简述淬火冷却方法（至少说出五种）2011-10-1883.简述淬透性概念及其影响因素。（P119）答：钢在淬火时能够获得马氏体的能力即钢被淬透的深度大小称为淬透性。其大小取决于钢的临界冷却速度，C曲线位置越靠右，则临界冷却速度越小，淬透性越大；合金元素（除Co外）都能提高钢的淬透性。4.钢的回火分哪几类？说出低温回火的适用性（目的）。答：（P124）或(《金属热处理原理与工艺》王顺兴主编P194)可分为：低温回火（150~250℃）、中温回火（350~500℃）、高温回火（500~650℃）。低温回火目的是降低或消除淬火应力，避免变形、开裂；稳定组织以保持使用过程中的尺寸稳定；得到高的硬度与耐磨性。低温回火适用于工模具钢、表面淬火及渗碳淬火件等。答：（P148-149）碳氮共渗的黑色组织是指碳氮共渗表层中出现的黑点、黑带和黑网。这种组织将使工件弯曲疲劳强度、接触疲劳强度降低，耐磨性下降。为防止黑色组织的出现，渗层中氮含量不宜过高（一般超过WN0.5%易出现点状黑色组织）；渗层中氮含量也不宜过低，否则易形成托氏体网（即黑网）。为抑制托氏体网的出现，也可适当提高淬火加热温度或采用冷却能力较强的冷却介质。5.什么是碳氮共渗中的黑色组织？它的危害性是什么?防止措施是什么？2011-10-1896.简述零件感应加热淬火的基本原理。（P162）交变电场交变磁场感应电流涡流表层加热淬火冷却集肤效应答：（P259）利用高速喷射的细小弹丸在室温下撞击受喷工件的表面，使表层材料在再结晶温度下产生弹、塑性变形，并呈现较大的残余压应力，从而提高工件表面强度、疲劳强度和抗应力腐蚀能力的表面工程技术。（P260-261）使工件表面产生塑性流变和加工硬化，大幅度提高材料表面的硬度；降低材料表面粗糙度，同时使工件表面保留残余压应力，因而可大幅度提高材料的疲劳强度、疲劳寿命和抗应力腐蚀能力。7．什么叫喷丸强化？对材料表面形貌与性能有什么影响？答：（《金属热处理原理与工艺》王顺兴主编P95）原因之一：退火的冷速慢，获得P+F较多；而正火的冷速快，获得S+F较少；原因之二：S的片间距小于P的片间距（即S=0.25~0.30μm，P=0.6~1.0μm），强度与硬度随其片间距的减小而提高，故正火的强度与硬度比退火的高。8．为什么亚共析钢经正火后，可获得比退火高的强度与硬度？（P97）2011-10-1810答：高速钢刀具深冷处理后获得较少（4%左右）稳定残余奥氏体，且其中存在大量的位错缠结而使其自身强化；深冷过程中转变的片状不完全孪晶马氏体，含碳及合金元素量较高，于是强化了α固溶体；深冷处理并回火后能析出比常规热处理尺寸小而多的片状MC型碳化物，使高速钢抗回火性、塑韧性和耐磨性提高。故高速钢刀具深冷处理能提高刀具使用寿命。9.高速钢刀具深冷处理为什么能提高刀具使用寿命？（P212-213）答：其原理是利用聚焦后的激光束照射到钢铁材料表面，使其温度迅速升高到相变点以上，当激光移开后，由于仍处于低温的内层材料快速导热作用，使表层快速冷却到马氏体相变点以下，获得淬硬层。激光淬火与感应加热淬火相比，使用的能量密度更高，加热速度更快，不需要淬火介质，工件变形小，加热层深度和加热轨迹易于控制，易于实现自动化，激光淬火可使工件表层0.11.0mm范围内的组织结构和性能发生明显变化。10.简述激光热处理的原理，与感应加热淬火相比优点是什么？（P250）2011-10-1811三、综合应用题（每题8分，共计40分）1.根据共析钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线示意图（图1）指出以下五个区域是什么转变区？区域①（A1线以上）、区域②（AA´区左边）、区域③（AA´和BB´之间）、区域④（BB´线右边）、区域⑤（MS以下）时间（s）②③④⑤温度/℃①A1A´ABB´MSMfV1V0V2V3V4图1共析钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线示意图答：区域①：奥氏体区(A)区域②：过冷奥氏体区(A过冷)区域③：过冷奥氏体向珠光体转变区(A过冷→P)区域④：过冷奥氏体向珠光体转变终了区(P)区域⑤：过冷奥氏体向马氏体转变区(A过冷→M)2011-10-1812若将共析钢加热至奥氏体温度后分别以图中的冷却速度V0、V1、V2、V3、V4进行冷却至室温后得到什么组织？连续冷却转变曲线的实际意义是什么？答：冷却速度为V0时进行冷却至室温后得到组织为：M淬＋A´冷却速度为V1时进行冷却至室温后得到组织为：M淬＋A´冷却速度为V2时进行冷却至室温后得到组织为：M淬＋T冷却速度为V3时进行冷却至室温后得到组织为：M淬＋S冷却速度为V4时进行冷却至室温后得到组织为：P连续冷却转变曲线用于制定钢的合理热处理工艺，分析钢热处理后的组织和性能，估计钢的淬透性和选择适当的淬火介质，比较合金元素对钢的淬硬层深度和马氏体点的影响等。V1水冷V2油冷V3空冷V4炉冷V1V2V3V42011-10-18132.简述常用的化学热处理（渗碳、渗氮、碳氮共渗和氮碳共渗）的工艺主要特点、热处理后的组织和性能特点，主要适用于哪些材料或零件？答：渗碳：（P129-130）或《金属热处理原理与工艺》王顺兴主编P253-272●渗碳温度高、生产周期较长，在渗碳加热、冷却过程中及以后的淬火回火过程中，工件会产生变形。●渗碳后淬火工件由表及里的金相组织依次为：M＋K少量＋A´→M＋A´→M低碳（心部淬透），若未被淬透，则心部组织为T（或S，P）＋F。●经渗碳热处理后的工件，获得具有高硬度、高强度的表层和较高韧性的心部组织：其耐磨性、拉伸及静弯曲强度，以及反复弯曲和接触疲劳极限均得到显著提高。●主要适用于低碳碳素钢（如15、20钢等）或低碳合金渗碳钢（如20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo、18Cr2Ni4WA钢等）。常用于制造汽车、拖拉机等机械设备上的齿轮、凸轮等零件。2011-10-1814渗氮：（P138）或（《金属热处理原理与工艺》王顺兴主编P273-281）●渗氮温度低、生产周期长，工件变形小，要求工件预先进行调质处理，渗氮后不在进行淬火、回火处理即可直接使用。●渗氮后表层组织为氮化物Fe2N(ε)＋Fe4(γ´)；过渡区组织为Fe4(γ´)＋含氮铁素体（α）；心部组织为回火索氏体。●可获得工件表面高硬度、高耐磨性、高疲劳强度和耐蚀性及红硬性（在600~650℃温度下仍保持较高硬度），心部具有良好的综合力学性能。●主要用于在交变载荷下工作的、要求耐磨和尺寸精度高的重要零件，如高速传动精磨齿轮，高速柴油机曲轴，高精密机床主轴，镗床镗杆等，也可用于在较高温度下工作的耐磨、耐热零件，如阀门、排气阀等。2011-10-1815氮碳共渗：（P149）或（《金属热处理原理与工艺》王顺兴主编P287-289）●氮碳共渗俗称软氮化，是在Fe-C-N三元素共析温度以下（530~570℃）对工件表面进行碳氮共渗的，以渗氮为主，同时也渗入少量的碳原子。温度低、渗速快，时间短（一般1~4h），