2025年金屬熱處理考試題題庫(kù)及答案一、填空題（每空1分，共20分）1.鋼的熱處理是通過加熱、保溫、冷卻的工藝過程，改變材料內(nèi)部的組織，從而獲得所需性能的一種加工技術(shù)。2.鐵碳合金相圖中，Ac1是加熱時(shí)珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度，Accm是過共析鋼加熱時(shí)二次滲碳體完全溶解于奧氏體的溫度，Ar3是亞共析鋼冷卻時(shí)奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的終了溫度。3.完全退火的工藝是將鋼加熱到Ac3+30~50℃，保溫后隨爐冷卻；其主要目的是細(xì)化晶粒、消除內(nèi)應(yīng)力、改善切削性能。4.淬火鋼回火時(shí)，隨著回火溫度升高，其硬度降低，韌性提高；45鋼淬火后經(jīng)550℃回火得到的組織是回火索氏體。5.馬氏體的硬度主要取決于碳含量；板條馬氏體的亞結(jié)構(gòu)是位錯(cuò)，針狀馬氏體的亞結(jié)構(gòu)是孿晶。6.球化退火主要用于過共析鋼（如工具鋼），其目的是使?jié)B碳體球化，以降低硬度、改善切削性能并為后續(xù)淬火做準(zhǔn)備。7.感應(yīng)加熱表面淬火的主要特點(diǎn)是加熱速度快、表層硬度高、變形小，通常用于中碳鋼（如45鋼）或中碳低合金鋼的表面強(qiáng)化。8.滲碳工藝一般用于低碳鋼或低碳合金鋼（如20鋼、20CrMnTi），滲碳后需進(jìn)行淬火+低溫回火處理，以獲得表層高硬度、心部良好韌性的性能。二、選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種工藝不屬于鋼的整體熱處理？（）A.退火B(yǎng).表面淬火C.正火D.回火答案：B2.亞共析鋼正火的加熱溫度是（）A.Ac1+30~50℃B.Ac3+30~50℃C.Accm+30~50℃D.Ar1+30~50℃答案：B3.馬氏體轉(zhuǎn)變的主要特點(diǎn)是（）A.擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變B.無碳原子擴(kuò)散C.轉(zhuǎn)變速度慢D.體積收縮答案：B4.45鋼（含碳量0.45%）淬火后獲得的組織是（）A.珠光體B.貝氏體C.馬氏體D.索氏體答案：C5.以下哪種回火工藝可使鋼獲得良好的綜合力學(xué)性能（強(qiáng)韌性匹配）？（）A.低溫回火（150~250℃）B.中溫回火（350~500℃）C.高溫回火（500~650℃）D.等溫回火答案：C6.過共析鋼淬火時(shí)，若加熱溫度過高（超過Accm），可能導(dǎo)致的問題是（）A.奧氏體晶粒粗大B.未溶滲碳體過多C.淬火后硬度不足D.心部未淬透答案：A7.20CrMnTi齒輪滲碳后通常采用的熱處理工藝是（）A.淬火+低溫回火B(yǎng).淬火+中溫回火C.正火D.退火答案：A8.以下哪種冷卻介質(zhì)的冷卻能力最強(qiáng)？（）A.水B.油C.空氣D.熔鹽答案：A9.鋼的淬透性主要取決于（）A.工件尺寸B.冷卻介質(zhì)C.碳含量和合金元素D.加熱溫度答案：C10.球化退火后，過共析鋼的組織是（）A.片狀珠光體B.粒狀珠光體C.馬氏體D.貝氏體答案：B三、判斷題（每題1分，共10分）1.所有鋼加熱到奧氏體區(qū)后，冷卻時(shí)都會(huì)發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。（×）（解析：只有冷卻速度大于臨界冷卻速度（Vκ）時(shí)才會(huì)發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。）2.正火的冷卻速度比退火快，因此正火后的組織更細(xì)，硬度和強(qiáng)度更高。（√）3.淬火鋼回火時(shí)，回火溫度越高，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?cè)酵耆?，硬度越低。（√?.感應(yīng)加熱表面淬火的淬硬層深度主要取決于電流頻率，頻率越高，淬硬層越淺。（√）5.滲碳后的零件必須進(jìn)行淬火處理，否則表層無法獲得高硬度。（√）6.馬氏體是一種硬而脆的組織，因此所有鋼中馬氏體含量越高，性能越差。（×）（解析：板條馬氏體（低碳）具有良好的強(qiáng)韌性，并非完全脆。）7.完全退火適用于所有鋼種，包括亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼。（×）（解析：過共析鋼一般不采用完全退火，易導(dǎo)致網(wǎng)狀滲碳體。）8.鋼的淬硬性是指鋼在淬火時(shí)獲得馬氏體的能力，主要取決于碳含量。（√）9.回火索氏體和索氏體的區(qū)別在于，前者是馬氏體回火產(chǎn)物，后者是奧氏體直接冷卻產(chǎn)物。（√）10.為避免淬火裂紋，形狀復(fù)雜的工件應(yīng)采用分級(jí)淬火或等溫淬火。（√）四、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述退火與正火的主要區(qū)別及應(yīng)用場(chǎng)合。答案：區(qū)別：①冷卻方式：退火是隨爐緩慢冷卻（或埋砂冷卻），正火是在空氣中冷卻；②組織：退火后為平衡組織（如片狀珠光體+鐵素體），正火后為偽共析組織（更細(xì)的珠光體）；③性能：正火后硬度、強(qiáng)度高于退火；④工藝成本：正火生產(chǎn)周期短，成本低。應(yīng)用：退火用于亞共析鋼的軟化（改善切削性能）、消除內(nèi)應(yīng)力；正火用于亞共析鋼的預(yù)處理（細(xì)化晶粒）、過共析鋼消除網(wǎng)狀滲碳體，或替代退火用于性能要求不高的零件。2.說明馬氏體轉(zhuǎn)變的主要特點(diǎn)及其對(duì)鋼性能的影響。答案：特點(diǎn)：①無擴(kuò)散性：僅原子集體切變，無成分變化；②切變共格性：新相（馬氏體）與母相（奧氏體）保持共格關(guān)系；③高速性：轉(zhuǎn)變速度極快（接近聲速）；④不完全性：奧氏體無法100%轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，殘留部分殘余奧氏體；⑤體積膨脹：馬氏體比容大于奧氏體，導(dǎo)致淬火應(yīng)力。影響：馬氏體是鋼中最硬的組織（硬度隨碳含量升高而增加），但脆性大（尤其是高碳針狀馬氏體）；低碳馬氏體（板條馬氏體）因亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)，具有較好的強(qiáng)韌性。3.分析45鋼（含碳0.45%）經(jīng)“淬火+高溫回火”后獲得良好綜合性能的原因。答案：45鋼淬火后組織為馬氏體（含殘余奧氏體），硬度高但脆性大；高溫回火（500~650℃）時(shí)，馬氏體分解為鐵素體和顆粒狀滲碳體（即回火索氏體）。鐵素體呈多邊形，塑性、韌性良好；滲碳體顆粒細(xì)小彌散，起強(qiáng)化作用。因此，回火索氏體兼具較高的強(qiáng)度、硬度和良好的塑性、韌性，實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)韌性匹配”。4.簡(jiǎn)述感應(yīng)加熱表面淬火的工藝過程及適用材料。答案：工藝過程：①將工件置于感應(yīng)線圈中，通高頻/中頻電流，利用電磁感應(yīng)使表層快速加熱至奧氏體區(qū)（850~950℃）；②迅速噴水冷卻，使表層發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，獲得高硬度（50~58HRC）；③通常需進(jìn)行低溫回火（150~200℃）以消除淬火應(yīng)力。適用材料：中碳鋼（如45鋼）、中碳低合金鋼（如40Cr），因低碳鋼表面淬火后硬度不足，高碳鋼易開裂。5.列舉三種常見的淬火缺陷，并分析其產(chǎn)生原因。答案：①淬火裂紋：原因包括材料含碳量或合金元素過高（脆性大）、加熱溫度過高（晶粒粗大）、冷卻速度過快（應(yīng)力超過強(qiáng)度極限）、工件截面尺寸突變（應(yīng)力集中）。②淬火軟點(diǎn)：原因是工件表面有氧化皮或脫碳層（局部未淬硬）、冷卻介質(zhì)不均勻（如水中有油或氣泡）、加熱不均勻（局部未達(dá)到奧氏體化溫度）。③變形：原因是淬火時(shí)表層與心部冷卻速度不一致（熱應(yīng)力）、馬氏體轉(zhuǎn)變體積膨脹（組織應(yīng)力），導(dǎo)致工件翹曲或尺寸變化。五、綜合分析題（20分）某工廠生產(chǎn)的45鋼軸類零件（直徑50mm，要求表面硬度50~55HRC，心部硬度25~30HRC），在使用過程中出現(xiàn)表面磨損嚴(yán)重、心部韌性不足的問題。請(qǐng)結(jié)合熱處理知識(shí)，設(shè)計(jì)合理的熱處理工藝路線，并說明各步驟的目的及組織轉(zhuǎn)變。答案：工藝路線：正火→粗加工→感應(yīng)加熱表面淬火→低溫回火→精加工。各步驟分析：1.正火（預(yù)處理）：加熱至Ac3+30~50℃（約860~880℃），保溫后空冷。-目的：細(xì)化原始組織（消除鑄鍛造成的粗大晶粒），均勻成分，為后續(xù)加工做準(zhǔn)備；同時(shí)調(diào)整硬度（170~220HBW），改善切削性能。-組織轉(zhuǎn)變：原始組織（珠光體+鐵素體）→細(xì)片狀珠光體+鐵素體（偽共析組織）。2.感應(yīng)加熱表面淬火：將軸類零件表層快速加熱至Ac3+50~100℃（約880~920℃），表層奧氏體化后噴水冷卻。-目的：使表層獲得高硬度的馬氏體組織，滿足表面耐磨要求。-組織轉(zhuǎn)變：表層奧氏體→馬氏體（含少量殘余奧氏體）；心部因未達(dá)到奧氏體化溫度，保持正火后的原始組織（珠光體+鐵素體）。3.低溫回火（150~200℃，保溫1~2小時(shí)）：-目的：消除表層淬火應(yīng)力（馬氏體轉(zhuǎn)變引起的組織應(yīng)力），減少脆性，穩(wěn)定尺寸；同時(shí)使殘余奧氏體部分轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體，提高表面硬度均勻性。-組織轉(zhuǎn)變：表層馬氏體→回火馬氏體（極細(xì)碳化物+過飽和鐵素體）；心部組織不變（仍為珠光體+鐵