熱處理工理論知識(shí)試卷復(fù)習(xí)試題有答案一、選擇題（每題2分，共30分）1.鐵碳合金相圖中，共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物是（）。A.珠光體B.萊氏體C.鐵素體D.奧氏體答案：A。解析：共析轉(zhuǎn)變是奧氏體在727℃發(fā)生轉(zhuǎn)變生成珠光體，珠光體是鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。2.以下哪種熱處理工藝可以提高鋼的硬度和耐磨性（）。A.退火B(yǎng).正火C.淬火D.回火答案：C。解析：淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一定時(shí)間，然后快速冷卻的熱處理工藝，能使鋼獲得馬氏體組織，顯著提高鋼的硬度和耐磨性。3.完全退火主要用于（）。A.亞共析鋼B.共析鋼C.過(guò)共析鋼D.合金鋼答案：A。解析：完全退火是將亞共析鋼加熱到Ac3以上3050℃，保溫適當(dāng)時(shí)間后緩慢冷卻的工藝，主要用于細(xì)化晶粒、改善組織、消除殘余應(yīng)力等。4.鋼的回火目的不包括（）。A.消除內(nèi)應(yīng)力B.降低脆性C.調(diào)整硬度和韌性D.提高強(qiáng)度答案：D。解析：回火是在淬火后進(jìn)行的熱處理工藝，其目的是消除淬火內(nèi)應(yīng)力、降低脆性、調(diào)整硬度和韌性，但一般不會(huì)提高強(qiáng)度。5.感應(yīng)加熱表面淬火的特點(diǎn)是（）。A.加熱速度慢B.淬硬層深度易控制C.設(shè)備簡(jiǎn)單D.適用于單件小批生產(chǎn)答案：B。解析：感應(yīng)加熱表面淬火加熱速度快，淬硬層深度可以通過(guò)調(diào)整電流頻率等參數(shù)進(jìn)行控制，設(shè)備較復(fù)雜，適合大批量生產(chǎn)。6.以下哪種元素是形成碳化物的元素（）。A.NiB.SiC.MnD.Cr答案：D。解析：Cr是強(qiáng)碳化物形成元素，能形成合金滲碳體等碳化物，提高鋼的硬度、耐磨性和淬透性等。7.球化退火主要用于（）。A.亞共析鋼B.共析鋼和過(guò)共析鋼C.合金鋼D.低碳鋼答案：B。解析：球化退火是使鋼中滲碳體球化的熱處理工藝，主要用于共析鋼和過(guò)共析鋼，改善切削性能等。8.化學(xué)熱處理與其他熱處理方法的主要區(qū)別是（）。A.加熱溫度B.組織變化C.改變表面化學(xué)成分D.冷卻速度答案：C。解析：化學(xué)熱處理是將工件置于一定的活性介質(zhì)中加熱、保溫，使一種或幾種元素滲入工件表面，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝，與其他熱處理方法的主要區(qū)別是改變表面化學(xué)成分。9.回火索氏體與正火索氏體相比，（）。A.強(qiáng)度和硬度高B.塑性和韌性好C.強(qiáng)度和韌性都好D.強(qiáng)度和硬度低答案：B。解析：回火索氏體是淬火后高溫回火得到的組織，其組織均勻細(xì)小，塑性和韌性比正火索氏體好。10.以下哪種淬火冷卻介質(zhì)冷卻能力最強(qiáng)（）。A.水B.油C.鹽水D.空氣答案：C。解析：鹽水的冷卻能力比水強(qiáng)，水比油強(qiáng)，空氣冷卻能力最弱。11.鋼的淬透性主要取決于（）。A.含碳量B.合金元素C.冷卻速度D.工件尺寸答案：B。解析：合金元素能提高鋼的淬透性，含碳量主要影響硬度等性能，冷卻速度和工件尺寸影響淬硬層深度，但不是決定淬透性的主要因素。12.高溫回火是指回火溫度在（）。A.150250℃B.250400℃C.400500℃D.500650℃答案：D。解析：高溫回火的回火溫度在500650℃，可獲得回火索氏體組織。13.滲氮處理與滲碳處理相比，（）。A.處理溫度高B.滲層硬度低C.耐磨性好D.處理時(shí)間短答案：C。解析：滲氮處理溫度低，滲層硬度高，耐磨性好，但處理時(shí)間長(zhǎng)。14.以下哪種組織硬度最高（）。A.鐵素體B.珠光體C.貝氏體D.馬氏體答案：D。解析：馬氏體是淬火形成的組織，硬度最高，鐵素體硬度最低，珠光體和貝氏體硬度介于兩者之間。15.消除鑄件、鍛件、焊接件的殘余應(yīng)力應(yīng)采用（）。A.完全退火B(yǎng).去應(yīng)力退火C.球化退火D.再結(jié)晶退火答案：B。解析：去應(yīng)力退火主要用于消除鑄件、鍛件、焊接件等的殘余應(yīng)力。二、判斷題（每題1分，共10分）1.鐵素體是碳溶解在αFe中的間隙固溶體，具有良好的塑性和韌性。（）答案：正確。解析：鐵素體的含碳量低，晶格間隙較大，原子排列較疏松，所以具有良好的塑性和韌性。2.淬火后的鋼必須及時(shí)回火，以消除內(nèi)應(yīng)力，防止變形和開(kāi)裂。（）答案：正確。解析：淬火冷卻速度快，會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，及時(shí)回火可以消除內(nèi)應(yīng)力，降低脆性，防止變形和開(kāi)裂。3.正火的冷卻速度比退火慢。（）答案：錯(cuò)誤。解析：正火是在空氣中冷卻，冷卻速度比退火（一般是隨爐冷卻）快。4.感應(yīng)加熱表面淬火可以使工件表面和心部同時(shí)獲得高硬度。（）答案：錯(cuò)誤。解析：感應(yīng)加熱表面淬火主要是使工件表面快速加熱并淬火，獲得高硬度，心部組織和性能基本不變。5.合金元素在鋼中都能提高鋼的淬透性。（）答案：錯(cuò)誤。解析：并不是所有合金元素都能提高鋼的淬透性，有些元素如Co會(huì)降低鋼的淬透性。6.球化退火可以使片狀滲碳體變成球狀滲碳體，改善切削性能。（）答案：正確。解析：球化退火的目的就是使鋼中滲碳體球化，降低硬度，改善切削性能。7.化學(xué)熱處理中，滲碳是最常用的一種方法，主要用于提高零件的耐磨性和疲勞強(qiáng)度。（）答案：正確。解析：滲碳可以使零件表面獲得高碳組織，淬火后表面硬度高，耐磨性和疲勞強(qiáng)度提高，是化學(xué)熱處理中常用的方法。8.回火溫度越高，回火后的硬度越低。（）答案：正確。解析：回火過(guò)程中，隨著回火溫度升高，鋼的組織發(fā)生變化，硬度逐漸降低。9.水淬比油淬的淬硬層深，但容易產(chǎn)生變形和開(kāi)裂。（）答案：正確。解析：水的冷卻能力強(qiáng)，水淬能使工件獲得較深的淬硬層，但冷卻速度快，內(nèi)應(yīng)力大，容易產(chǎn)生變形和開(kāi)裂。10.完全退火和不完全退火的主要區(qū)別在于加熱溫度不同。（）答案：正確。解析：完全退火是加熱到Ac3以上，不完全退火是加熱到Ac1Ac3之間，主要區(qū)別是加熱溫度不同。三、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）1.簡(jiǎn)述淬火、回火的目的。答案：淬火的目的是使過(guò)冷奧氏體進(jìn)行馬氏體或貝氏體轉(zhuǎn)變，得到馬氏體或下貝氏體組織，然后配合以不同溫度的回火，以大幅提高鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及韌性等，從而滿足各種機(jī)械零件和工具的不同使用要求。也可以通過(guò)淬火滿足某些特種鋼材的鐵磁性、耐蝕性等特殊的物理、化學(xué)性能?；鼗鸬哪康闹饕校阂皇窍慊饍?nèi)應(yīng)力，防止工件變形和開(kāi)裂；二是降低脆性，調(diào)整硬度和韌性之間的平衡，使工件獲得良好的綜合力學(xué)性能；三是穩(wěn)定組織和尺寸，保證工件在使用過(guò)程中不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變而導(dǎo)致尺寸變化。2.比較正火與退火的異同點(diǎn)。答案：相同點(diǎn)：正火和退火都是熱處理中的基本工藝，都屬于整體熱處理，都是將工件加熱到一定溫度，保溫一定時(shí)間后冷卻，目的都是改善材料的組織和性能，如細(xì)化晶粒、消除殘余應(yīng)力、改善切削性能等。不同點(diǎn)：加熱溫度方面，正火加熱溫度一般比退火高；冷卻速度方面，正火是在空氣中冷卻，冷卻速度較快，退火冷卻速度較慢，如完全退火是隨爐冷卻；組織和性能方面，正火后的組織比退火后的組織更細(xì)，強(qiáng)度和硬度相對(duì)較高，塑性和韌性相對(duì)較低；應(yīng)用方面，正火常用于改善低碳鋼和中碳鋼的切削性能、消除過(guò)共析鋼的網(wǎng)狀滲碳體等，退火常用于消除殘余應(yīng)力、改善組織、為后續(xù)加工做準(zhǔn)備等，對(duì)于一些要求較高的重要零件，常采用退火而不是正火。3.簡(jiǎn)述感應(yīng)加熱表面淬火的原理和特點(diǎn)。答案：原理：感應(yīng)加熱表面淬火是把工件放入感應(yīng)器內(nèi)，當(dāng)感應(yīng)器內(nèi)通入交變電流后，立即產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，電流密度在工件表面分布不均勻，表面密度大，中心密度小，在工件基本電阻的作用下，表層迅速被加熱到淬火溫度，而心部仍接近室溫，在立即噴水冷卻后，達(dá)到表面淬火的目的。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)有加熱速度極快，可使工件在極短時(shí)間內(nèi)達(dá)到淬火溫度，生產(chǎn)效率高；加熱時(shí)間短，奧氏體晶粒細(xì)小，淬火后工件表面硬度高、耐磨性好，且脆性??；淬硬層深度易控制，可以通過(guò)調(diào)整電流頻率、加熱時(shí)間等參數(shù)來(lái)精確控制；工件變形小，因?yàn)榧訜崴俣瓤?，熱影響區(qū)?。槐阌趯?shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，適合大批量生產(chǎn)。缺點(diǎn)是設(shè)備較復(fù)雜，成本較高，形狀復(fù)雜的工件感應(yīng)器設(shè)計(jì)制造困難，不適用于單件小批生產(chǎn)。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.已知某種碳鋼的含碳量為0.45%，計(jì)算其在室溫下組織中珠光體和鐵素體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。答案：根據(jù)杠桿定律，對(duì)于亞共析鋼，室溫下組織為鐵素體和珠光體。珠光體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)$W_P=\frac{0.450.0218}{0.770.0218}×100\%=\frac{0.4282}{0.7482}×100\%≈57.2\%$鐵素體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)$W_F=1W_P=157.2\%=42.8\%$2.某工件要求淬火后淬硬層深度為2mm，已知采用的感應(yīng)加熱設(shè)備頻率為20kHz，若要將淬硬層深度提高到4mm，試估算需要的感應(yīng)加熱設(shè)備頻率。答案：感應(yīng)加熱淬硬層深度$δ$與電流頻率$f$的平方根成反比，即$δ_1/δ_2=\sqrt{f_2/f_1}$。已知$δ_1=2mm$，$f_1=20kHz$，$δ_2=4mm$，代入公式可得：$2/4=\sqrt{f_2/20}$，即$0.5=\sqrt{f_2/20}$，兩邊平方得$0.25=f_2/20$，解得$f_2=5kHz$。五、綜合分析題（10分）有一根45鋼制成的軸，要求表面具有高的硬度和耐磨性，心部具有良好的韌性。請(qǐng)制定合理的熱處理工藝，并說(shuō)明各工藝的作用。答案：熱處理工藝：正火+調(diào)質(zhì)處理+感應(yīng)加熱表面淬火+低溫回火。正火：將45鋼軸加熱到Ac3以上3050℃（約850870℃），保溫適當(dāng)時(shí)間后在空氣中冷卻。作用是消除鍛造應(yīng)力，細(xì)化晶粒，改善組織，為后續(xù)的調(diào)質(zhì)處理做組織準(zhǔn)備，同時(shí)提高鋼的強(qiáng)度和硬度，改善切削性能。調(diào)質(zhì)處理：即淬火加高溫回火。淬火是將軸加熱到Ac3以上3050℃（約830850℃），保溫后在水中或油中冷卻，獲得馬氏體組織。高溫回火是將淬火后的軸加熱到