熱處理工程師考試試卷及答案

1、試卷 1二、簡答題1. 為了使鋼在加熱過程中獲得細(xì)小的奧氏體晶粒度可采取哪些措施？降低溫度，減小保溫時間，提高加熱速度，向鋼中加入強(qiáng)碳、氮化物形成元素2. 低合金鋼中的魏氏組織是怎樣形成的？它的組織特征是什么？魏氏組織對鋼的性能有什么影響？怎樣在熱處理中避免產(chǎn)生魏氏組織？（ 1）對于含碳量低于 0.6%的低合金鋼在奧氏體晶粒較粗和一定冷卻速度下， 先共析鐵素體呈片狀或粗大羽毛狀析出（ 2）特征：共格切變（ 3）力學(xué)性能下降，如韌性下降（ 4）采用“降溫等溫”工藝，保證一定溫度范圍內(nèi)的冷卻速度和奧氏體的過冷度3. 第一、第二類回火脆性是怎樣產(chǎn)生的？產(chǎn)生回火脆性后怎樣消除？（ 1）由于碳鋼在 20

2、0-400 度溫度范圍內(nèi)回火， 出現(xiàn)室溫沖擊韌性下降現(xiàn)象造成脆性；重新加熱淬火可消除（ 2）由于某些合金鋼在 450-650 度范圍內(nèi)回火并回火后緩慢冷卻通過上述溫度范圍時，出現(xiàn)沖擊韌性降低的現(xiàn)象；重新加熱到預(yù)定的回火溫度，然后快速冷卻至室溫可消除4. 何為鋼的淬透性？影響淬透性的因素有哪些？（ 1）淬透性：鋼在淬火時能夠獲得馬氏體的能力（ 2）鋼的臨界冷卻速度，合金元素（除鈷） ，含碳量，奧氏體化溫度和保溫時間，原始組織的影響，應(yīng)力和塑性變形5. 高速鋼低高溫回火新工藝特點(diǎn)是什么？為什么它比普通回火后的力學(xué)性能好？（ 1）高溫淬火，然后先低溫回火，再高溫回火；硬度、熱硬性、沖擊韌性較高，而平

3、面應(yīng)變斷裂韌度、彎曲強(qiáng)度、撓度基本不低于普通三次回火鋼的相應(yīng)指標(biāo)（ 2）M2C 型碳化物析出充分， M2C 、V4C 、及 Fe3C 型碳化物彌散度大， 均勻性好，且有約 5%-7% 貝氏體存在6. 通過熱處理提高低碳合金鋼強(qiáng)韌性的主要途徑有哪些？細(xì)化晶粒，調(diào)質(zhì)處理，等溫淬火，表面滲碳7. 簡述鑄鐵中石墨對鑄鐵性能的影響。石墨會削弱鑄鐵的基體強(qiáng)度， 削弱程度取決于它的形狀、 分布和數(shù)量； 石墨不僅使鑄鐵的缺口敏感性降低，還可提高其減摩、減振、抗蝕性能8. 簡述激光熱處理的原理和優(yōu)點(diǎn)。激光束照射到金屬表面時，能量幾乎完全被表面層吸收轉(zhuǎn)變成熱，可在極短時間內(nèi)將工件表層加熱或熔化，而工件心部仍保持室

4、溫。當(dāng)激光束離去后，通過向心部的傳熱，表層可獲得極大冷卻速度，從而實(shí)現(xiàn)“自冷卻”淬火或快速凝固9. 合金工具鋼減小淬火畸變的主要原理是什么？高溫回火后油冷，熱應(yīng)力較小，沖擊韌度值較高10. 軸承超細(xì)化處理有哪二種方法，目的是什么？（1） 1050 度 30min 沸水淬火，經(jīng)等溫退火或高溫回火20min 油淬， 160 度 3h 回火。（2）目的：細(xì)化碳化物720 度2-3h，再經(jīng)820 度三、綜合題1. 淬火態(tài)鋼中常見的馬氏體有哪幾種？分別指出亞結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)？形成條件？（ 1）板條狀馬氏體； 亞結(jié)構(gòu)： 由高密度的位錯組成， 并存在條間奧氏體； 性能特點(diǎn)：較高強(qiáng)度和硬度，且塑形、韌性較好；主

5、要在低碳鋼、馬氏體時效鋼和不銹鋼淬火組織中（ 2）片狀馬氏體；亞結(jié)構(gòu)： 由互相平行的細(xì)小孿晶所組成，并集中在馬氏體片的中央部分；性能特點(diǎn)：硬度高，脆性大；在高碳鋼中出現(xiàn)2. 針對淬火方式通常分別選擇哪些淬火冷卻介質(zhì)？冷卻介質(zhì)應(yīng)具備的特性。書 P117-118，對應(yīng)的介質(zhì)實(shí)在不確定怎么答，要是考到了就照書寫點(diǎn)吧3. 舉例說明提高模具壽命可采用哪些有效的熱處理工藝方法？5 種（ 1）5CrMnMo 鋼熱鍛模復(fù)合滲處理工藝：利用C、N 共滲在 850-900 度高溫淬火，再經(jīng)高溫500 度回火后，在保持鋼的耐熱性、耐磨性及一定硬度前提下，再進(jìn)行540 度 4h氣體氮碳共滲；（ 2）5CrNiMo鋼熱

6、鍛模強(qiáng)韌化和表面復(fù)合滲工藝：950 度淬油，預(yù)淬至180-260 度后 280 度等溫， 450 度回火；（ 3） 45Cr2NiMoVSi鋼錘鍛模強(qiáng)韌化熱處理工藝：模具500 度入爐， 650 度 2.5h ，850 度 2h 預(yù)熱， 970 度 5.5h 加熱，預(yù)冷至780 度油冷至 200 度出油空冷； 290 度 4h 預(yù)熱，635 度 10h 回火； 640 度 8h 第二次回火；（ 4）5Cr2NiMoVSi鋼壓力機(jī)模塊和錘鍛模鑲塊的強(qiáng)韌化熱處理工藝：加熱 1150-1200度，始鍛 1150 度，終鍛850 度，鍛后堆冷；（ 5） 3Cr2W8V鋼壓鑄模氣體氮碳共滲處理：經(jīng)氣體氮

7、碳共滲處理，580 度4.5h ，50%甲醇加 50%氨，油冷4. Cr12MoV 的熱處理工藝曲線 （ 1）目的：讓奧氏體晶粒長大（ 2）獲得一定量馬氏體和大量殘留的奧氏體的組織（ 3）等溫淬火，得到回火下貝氏體（ 4）進(jìn)一步提高復(fù)合組織的韌度和耐磨性，回火屈氏體5. 結(jié)合實(shí)踐談?wù)劇昂侠淼臒崽幚砉に噾?yīng)視工件的特點(diǎn)而異”的理解參考 P262-281 的內(nèi)容，隨便選擇幾個例子加心得體會寫上去，沒有標(biāo)答的二、簡答題1. 指出下列鋼的類別08F：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；20CrMnTi ：滲碳鋼；QT ：球墨鑄鐵；16Mn ：低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼； W6 ：高速鋼； GCr ：滾珠軸承鋼； 60Si ：合金彈

8、簧鋼； Cr12：合金工具鋼2. 錯位分哪兩種類型？位錯運(yùn)動方式有哪兩種？位錯的固溶強(qiáng)化原理是什么？刃型位錯和螺型位錯， 滑移和攀移； 融入固溶體中的溶質(zhì)原子造成晶格畸變， 晶格畸變增大了位錯運(yùn)動的阻力，使滑移難以進(jìn)行，從而使合金固溶體的強(qiáng)度與硬度增加3. 解釋：熱脆、冷脆、氫脆、應(yīng)變時效熱脆：當(dāng)鋼材在1000-1200 度鍛造或軋制時，F(xiàn)eS 與 Fe 形成的共晶體會熔化，使鋼材變脆，沿奧氏體晶界開裂的現(xiàn)象冷脆： P 在鋼中會劇烈地降低鋼的塑性和韌性，使鋼在低溫下變脆的現(xiàn)象氫脆：氫在鋼材內(nèi)產(chǎn)生大量微裂紋，使鋼的塑性、韌性顯著下降的現(xiàn)象應(yīng)變時效： 冷變形低碳鋼在室溫放置或加熱一定時間后強(qiáng)度增加

9、，塑性、韌性降低的現(xiàn)象4. 簡述鋼種的 S、 P 對鋼性能的影響（ 1） FeS 與 Fe 形成共晶體使鋼材脆化（熱脆）（ 2）P 雖有固溶強(qiáng)化作用， 但會劇烈降低塑性和韌性， 尤其是使鋼在低溫下變脆 （冷脆）； P 還會使鋼的偏析嚴(yán)重； P 可以增強(qiáng)鋼在大氣中的抗腐蝕性（ 3） P 和 S 均會降低鋼的焊接性能5. 什么叫復(fù)合材料？復(fù)合材料的性能有什么特點(diǎn)？（ 1）復(fù)合材料指由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過不同的工藝方法人工合成的多相材料（ 2）比強(qiáng)度和比模量高；疲勞強(qiáng)度高；高溫性能優(yōu)良；減振性能好6. 試述殘余應(yīng)力測試的主要方法和它的基本原理（ 1）應(yīng)力釋放法（機(jī)械法） ：將具有殘余應(yīng)

10、力的工件進(jìn)行切割，局部去除等處理，從而使工件中已處于平衡狀態(tài)的殘余應(yīng)力由于這種切割或去除而部分釋放， 工件就會出現(xiàn)變形，使殘余應(yīng)力達(dá)到新的平衡狀態(tài)（ 2）磁性法：根據(jù)鐵磁材料的感應(yīng)通量在殘余應(yīng)力的作用下與無應(yīng)力作用時不同，從而利用由磁感應(yīng)通量的差異來測定殘余應(yīng)力的（ 3） X 射線應(yīng)力測試法：利用應(yīng)力作用下晶面間距的變化作為應(yīng)變來測量7. 請列舉硬度實(shí)驗(yàn)在熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)和質(zhì)量分析中的作用（ 1）所有熱處理零件應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行硬度檢驗(yàn)， 成批生產(chǎn)的零件按規(guī)定的比例進(jìn)行抽檢。硬度檢驗(yàn)前應(yīng)將表面清理干凈并按規(guī)定加工檢測部位的表面（ 2）一般正火、 退火和調(diào)質(zhì)處理件用布氏硬度計檢驗(yàn)，也可以用洛氏硬度檢驗(yàn)；

11、淬火件、 滲碳、碳氮共滲件用洛氏硬度計檢驗(yàn)；滲氮件用維氏硬度計檢驗(yàn)；氮碳共滲及滲金屬件滲層硬度應(yīng)采用顯微硬度計檢驗(yàn)，爐前檢驗(yàn)也可采用其他檢驗(yàn)方法（ 3）淬火件如不能用洛氏硬度計檢驗(yàn)，可用肖氏硬度計、里氏硬度計或銼刀檢驗(yàn)（ 4）硬度檢驗(yàn)部位應(yīng)根據(jù)工藝文件規(guī)定，零件淬火部位檢驗(yàn)硬度應(yīng)不少于1-3每處不少于3 點(diǎn)并取其平均值處，8. 試述透射電鏡和光學(xué)顯微鏡成像原理的主要差別透鏡用電子束代替可見光，用電磁透鏡代替光學(xué)透鏡透射電鏡： 由電子槍發(fā)射的電子束經(jīng)加速后， 通過聚光鏡會聚成一束很細(xì)的高能量電子束斑，電子束穿過試樣， 將其上的細(xì)節(jié)通過由物鏡、 中間鏡及投影鏡組成的成像系統(tǒng)成像，成像最終投射在熒光

12、屏上形成可見的圖像供觀察或照像9. 簡述渦流檢測的基本原理由高頻交流電壓發(fā)生器供給檢測線圈以激勵電流， 從而在試件被檢測區(qū)周圍行程激勵磁場， 這個磁場在試件中感應(yīng)出渦流， 渦流又產(chǎn)生自己的磁場， 這個磁場包含了被檢測區(qū)的材料和缺陷等信息，檢測線圈可以把這些信息傳送到渦流檢測儀器10. 選材時應(yīng)考慮的基本原則？選擇金屬材料制造零件時應(yīng)考慮哪些工藝性能？（ 1）根據(jù)材料的使用性能、工藝性能、經(jīng)濟(jì)性選材；根據(jù)零件的工作條件， 包括載荷類型及大小， 環(huán)境條件及主要失效模式等選用考慮零件的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸大小等因素了解材料熱處理后的組織和性能，針對熱處理工藝方法開發(fā)的鋼種處理后組織和性能更好在保證零件使

13、用性能和壽命的前提下， 應(yīng)盡量選用可簡化熱處理工序， 特別是能夠節(jié)省能源的材料應(yīng)重視材料的加工工藝性能（ 2）鑄造性能、壓力加工性能、機(jī)械加工性能、焊接性能、熱處理工藝性能三、應(yīng)用題1. 何為疲勞極限？說明典型疲勞斷口的宏觀和微觀形貌的特征？影響疲勞抗力的因素？哪些熱處理方法是提高零件疲勞極限的有效途徑？（ 1）疲勞：金屬零件或結(jié)構(gòu)在變動應(yīng)力和應(yīng)變長期作用下，由于累積損傷而引起斷裂的現(xiàn)象； 疲勞極限： 材料在受到隨時間而交替變化的載荷作用時， 所產(chǎn)生的應(yīng)力也會隨時間作用交替變化，這種交變應(yīng)力超過某一極限強(qiáng)度而且長期反復(fù)作用即會導(dǎo)致材料的破壞，這個極限即疲勞極限（ 2）宏觀特征： 多數(shù)情況下具有

14、脆性斷裂特征，不發(fā)生肉眼可見的宏觀變形。由裂紋源區(qū)、裂紋擴(kuò)展區(qū)和最終瞬斷區(qū)組成疲勞源區(qū)面積較小而平坦，一般位于表面或近表面，有時有多個疲勞源區(qū)，但先后發(fā)生。當(dāng)表面存在類裂紋缺陷時，疲勞裂紋由缺陷區(qū)擴(kuò)展而不存在源區(qū)。裂紋擴(kuò)展區(qū)呈海灘或貝殼花樣，由一些間距不等的以疲勞源為圓心的平行弧線，疲勞貝殼花樣是疲勞斷裂的重要特征瞬斷區(qū)是最后裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展所形成的斷裂區(qū)，具有靜載斷裂斷口的特征微觀特征：在電子顯微鏡下觀察到的條形花樣（ 3） 1 化學(xué)成分和夾雜物的影響；2 熱處理和顯微組織的影響：屈氏體馬氏體 索氏體； 3 應(yīng)力集中的影響； 4 試件尺寸的影響； 5 表面加工的影響：表面粗糙度越低，疲勞強(qiáng)度越高

15、； 6 溫度的影響：溫度越高，疲勞強(qiáng)度越低（ 4）多數(shù)化學(xué)熱處理和感應(yīng)加熱淬火等表面強(qiáng)化工藝2. 試述熱處理的生產(chǎn)過程質(zhì)量控制的主要內(nèi)容（ 1）熱處理設(shè)備管理和質(zhì)量控制1 設(shè)備的選擇2 設(shè)備的安裝與調(diào)試3 合理使用設(shè)備4 設(shè)備的檢查與維修5 自制設(shè)備與改造舊設(shè)備6 做好計量工作7 設(shè)備的閑置、封存、啟封和報廢（ 2）熱處理工藝材料的管理與質(zhì)量控制對工藝材料進(jìn)行入廠檢驗(yàn)，定期檢查，加強(qiáng)管理，確保質(zhì)量穩(wěn)定（ 3）熱處理零件的質(zhì)量檢驗(yàn)硬度檢驗(yàn)、變形檢驗(yàn)、外觀及裂紋檢驗(yàn)、金相組織檢驗(yàn)（ 4）熱處理操作者技能和責(zé)任管理（ 5）工序管理和數(shù)理統(tǒng)計方法在工序質(zhì)量控制中的應(yīng)用1 工序管理和工序質(zhì)量控制2 數(shù)理統(tǒng)計方法在工序質(zhì)量管理中的應(yīng)用3. 有一高頻淬火處理的主軸， 使用中早期斷裂失效， 應(yīng)進(jìn)行哪些理化檢測才能判斷早期失效的原因？為什么？（ 1）硬度檢驗(yàn)（心部、表面）；金相組織檢驗(yàn)（原材料夾雜物、組織偏析；淬火+回火后心部及表面組織）；斷口分析（ 2）常見