材熱工程師試題答

1、材熱工程師試題答作者:日期:材料熱處理工程師資格考試試題(一)答案一、選擇題(C) , 2 (C), 3 (A), 4 (A), 5 (B), 6 (D), 7 (D), 8 ( B), 9 (C),10 (A)，11 (D)，12 (B)，13 (A)，14 (A)，15 (A)，16 (A)，17 ( B)，18(A)，19 (D )，20 ( D )二、簡答題何謂鋼的球化退火，其目的是什么？主要適用于哪些鋼材？(p 109最后4項)答：鋼的球化退火是使鋼中碳化物球狀化而進行的退火工藝。球化退火的目的是降低硬度、改善切削加工性能，并為以后的 淬火做準備，減小工件淬火畸變和開裂。球化退火主要

2、用于共析鋼、過共析鋼的鍛軋件及結構鋼的冷擠壓件等。簡述淬火冷卻方法(至少說出五種)。(p118中間開始7種冷卻方法)答：淬火冷卻方法有：水冷、油冷、延時淬火、雙介質淬火、馬氏體分級淬火、貝氏體等溫淬 火等。簡述淬透性概念及其影響因素。(p120開始5項、104中間)答：在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布特性稱為淬透性，鋼 的淬透性大小取決于鋼的臨界冷卻速度。C曲線位置愈靠右，則臨界冷卻速度愈小，淬透性就愈大。影響臨界冷卻速度的因素主要有 原始組織、碳和合金元素(除鉆Co以外)、奧氏體化溫度和時間等， 實際上影響C曲線的因素都對臨界冷卻速度產(chǎn)生影響， 也影響鋼的 淬透性。 鋼的回火分哪幾類

3、？說出各類回火的目的。(p125最后6項)答：鋼的回火分三類，即：低溫回火、中溫回火、高溫回火。低溫回火目的：穩(wěn)定組織，以得到高的硬度與耐磨性。5什么是碳氮共滲中的黑色組織？它的危害性是什么？防止措施是什么？ （p 149最后6項、150開始6項）答：碳氮共滲中的黑色組織是指碳氮共滲表層中出現(xiàn)的黑點、黑帶和黑 網(wǎng)。這種組織將使工件彎曲疲勞強度、接觸疲勞強度降低，耐磨性 下降。黑點：產(chǎn)生的原因可能是由于共滲初期氮勢過高，滲層中氮含量過 大；碳氮共滲時間較長時碳濃度增高，發(fā)生氮化物分解及脫 氮過程，原子氮變成分子氮而成孔洞，即黑點。黑帶：主要是由于形成合金元素的氧化物、氮化物和碳化物等小顆 粒，使

4、奧氏體中合金元素貧化，淬透性降低，而形成托氏體。黑網(wǎng)：是由于碳氮晶間擴散，沿晶界形成 Mn、Ti等合金元素的碳 氮化合物，降低附近奧氏體中合金元素含量，淬透性 降低，形成托氏體。為了防止黑色組織的出現(xiàn)，滲層中氮含量不宜過高，一般超過 Wn0.5%就易出現(xiàn)點狀黑色組織；滲層中氮含量也不宜過低，否則 易形成托氏體網(wǎng)。因此氨的加入量要適中，氨氣量過高，爐氣露點 降低，均會促使黑色組織的出現(xiàn)。為了抑制托氏體網(wǎng)的出現(xiàn)，也可以適當提高淬火加熱溫度或采 用冷卻能力較強的冷卻介質。黑色組織深度小于0.02mm時可采用噴丸強化補救。6 簡述零件感應加熱淬火的基本原理。（p163 6 10 項、18 22 項）答

5、：感應加熱表面淬火是利用通入交流電的加熱感應器在工件中產(chǎn)生一 定頻率的感應電流，感應電流的集膚效應使工件表面層被快速加熱 到奧氏體區(qū)后，立即噴水冷卻，工件表層獲得一定深度的淬硬層。 電流頻率愈高，淬硬層愈淺。7制定黑心可鍛鑄鐵的石墨化退火工藝（用工藝曲線表示）。（P193）答：加熱溫度：910960C。加熱速度：冷料裝爐，加熱速度 4050C /h0 保溫時間：一般為212小時，視性能要求、工件尺寸和裝爐量。冷卻方式：按組織和性能要求而定。對鑄件要求高塑性質，可 緩冷至下限溫度Ari或在Aci下限以下溫度保溫。 最終冷卻至650E出爐空冷。鑄造鋁合金固溶處理工藝應遵循哪些原則？ （p195 ）

6、答：加熱方式：為防止鑄件過熱和變形，低溫入爐，空氣循環(huán)，緩慢加熱。淬火溫度：由于鑄造鋁合金中所含雜質較多，易出現(xiàn)低熔點 的共晶組織，鑄造時，鑄件各處的冷卻速度不同， 其組織差別較大，鑄件的強度塑性較低，因此， 淬火加熱溫度一般比最大溶解溫度略低一些，以 免過燒。爐溫均勻性要求較高，一般在土 3土 5C以內(nèi)。保溫時間：因過剩相溶解困難，需要較長保溫時間一般320小時。冷卻方式：為防止變形和引起裂紋，一般應在熱水中冷卻（50100C），固溶后冷卻的轉移時間在30秒鐘 以內(nèi)。高速鋼刀具深冷處理為什么能提高刀具使用壽命？（p213最后1項214開始3項）答：高速鋼刀具由于深冷處理后獲得 4%左右（體積

7、分數(shù)）穩(wěn)定殘留奧氏體， 殘留奧氏體中存在大量內(nèi)部位錯纏結而使其自身強化；深冷處 理過程中轉變的片狀不完全孿晶馬氏體，含碳及合金元素量較 高，是強化了的a固溶體；深冷處理過程并回火后能析出比常 規(guī)熱處理尺寸小而多的片狀 MC型碳化物，使高速鋼抗回火性、 塑韌性和耐磨性提高。10簡述激光熱處理的原理，與感應加熱淬火相比優(yōu)點是什么？（p251）答：激光淬火技術，又稱激光相變硬化，是利用聚焦后的激光束照射到鋼鐵 材料表面，使其溫度迅速升高到相變點以上，當激光移開后，由于仍處 于低溫的內(nèi)層材料快速導熱作用，使表層快速冷卻到馬氏體相變點以下，獲得淬硬層。激光淬火與感應加熱淬火相比，使用的能量密度更高，加

8、熱速度更快，不需要淬火介質，工件變形更小，加熱層深度和加熱軌跡 易于控制，易于實現(xiàn)自動化。三、綜合應用題1 .根據(jù)共析鋼連續(xù)冷卻轉變曲線示意圖指出以下五個區(qū)域是什么轉變 區(qū)？若將共析鋼加熱至奧氏體溫度后分別以圖中的冷卻速度Vi、Vo、V2、V3、V4進行冷卻至室溫后得到什么組織？連續(xù)冷卻轉變曲線的 實用意義是什么？ （ p103）答：區(qū)域（Ai線以上）：穩(wěn)定奧氏體區(qū)；區(qū)域（AA區(qū)左邊）：過冷奧氏體區(qū)； 區(qū)域（AA和BB之間）:過冷奧氏體+珠光體區(qū)； 區(qū)域（BBZ線右邊）：珠光體區(qū)；區(qū)域（Ms以下）：馬氏體+殘余奧氏體區(qū)；Vi組織：馬氏體+殘余奧氏體區(qū)Vc組織：馬氏體+殘余奧氏體區(qū)V2組織：極細

9、珠光體V3組織：細珠光體V4組織：珠光體實用意義：（1）根據(jù)零件的技術要求制定合理的熱處理工藝；（2）分析鋼熱處理后的組織和性能；（3）估計鋼的淬透性大小和選擇合適的淬火介質；（4）比較合金元素對鋼的淬透層深度和 M點的影響，合理選用鋼種。2.簡述常用的化學熱處理（氣體滲碳、氣體滲氮、氣體碳氮共滲和氮碳共 滲）的工藝主要特點、熱處理后的主要組織和性能及用途。答：1）氣體滲碳：通常是將低碳或低碳合金鋼工件置于溫度為 900950 C的熱處理爐內(nèi)并充入一定碳勢的滲碳介質， 保持一定時間后工件表層獲得需要的碳濃度（0.81.1%）和滲層厚度。經(jīng) 熱處理后最表層為細針馬氏體+粒狀碳化物+少量殘余奧氏

10、體，心部為低碳馬氏體組織，使零件表面具有高的硬度和 耐磨性，而心部具有一定的強度和較高的韌性。如汽車和拖拉機等動力機械的重要零件如齒輪、活塞銷等得到廣泛 應用。2）氣體滲氮：通常是將含有Al、Cr、Mo、V、Ti等的合金鋼（如 38CrMoAIA）調質工件置于溫度為 500560C的熱處理爐 內(nèi)并充入一定量氨氣，使其分解出的活性氮原子被工件吸 收，保持一定時間后工件表層形成一定厚度的滲氮層。最 表層為高硬度的鐵的氮化合物 FesN（ & ）+Fe4N（ 丫），耐磨性 和耐腐蝕性好，心部為回火索氏體，具有良好的綜合力學 性能。如高速傳動精密齒輪、高速柴油機曲軸、高精密機 床主軸等。3）氣體碳氮共

11、滲：通常是將低中碳合金鋼工件置于溫度為 840860 E的熱處理爐內(nèi)并充入滲碳介質和氨氣，保持一定時間后 工件表層獲得需要的碳濃度（0.80.95%）和較低氮濃度 （0.250.4%）的滲層。經(jīng)熱處理后最表層組織為含氮高碳 馬氏體+粒狀碳氮化合物+少量殘余奧氏體，心部為低碳 馬氏體組織。與滲碳相比具有溫度低、速度快、零件變 形??；較好耐磨性、疲勞強度和抗壓強度等優(yōu)點。但氣 氛較難控制，并由于共滲溫度較低滲層厚度受到限制。 應用于低中碳合金鋼制造的重、中負載齒輪。4） 氣體氮碳共滲：通常是將鋼件放置于溫度為570C左右（鐵氮相圖共析點以下）的熱處理爐內(nèi)并充入滲碳介質和氨氣，保 持一定時間后提高工

12、件表層的碳濃度和較高的氮濃度的 滲層，經(jīng)熱處理后最表為鐵的碳氮化合物和擴散層為含 氮鐵素體的組織。該工藝滲速較快，表面硬度略低于滲 氮，但抗疲勞性能好，主要用于要求耐磨、疲勞極限較 高及變形小的零件和工模具。.已知GCr15鋼精密軸承的加工工藝路線為：（p284）下料一鍛造一超細化處理一機加工一淬火一冷卻處理一穩(wěn)定化處理其中熱處理工藝包括：超細化處理工藝為：1050CX 2030min高溫加熱250350C X 2h鹽槽等溫690720 Ex 3h隨爐冷至500 E出爐空冷。淬火：835850 Ex 4560min在保護氣氛下加熱，150170E 的油中冷卻510min再在3060E油中冷卻。

13、冷處理：清洗后在-40-70EX 11.5h深冷處理。穩(wěn)定化處理：粗磨后進行140180EX 412h:精磨后120160EX6 24h。答：超細化處理工藝：加熱至1050 E使碳化物全部均勻溶入奧氏體， 然后在250350 E等溫獲得下貝氏體，再在 690720 E等溫使 下貝氏體分解獲得細粒狀珠光體。有利于淬火后獲得細小針狀馬 氏體組織，并提高沖擊韌性質、耐磨性和疲勞強度。淬火：獲得細小針狀馬氏體組織。冷處理：使殘余奧體繼續(xù)轉變?yōu)轳R氏體，可提高硬度，增加尺寸穩(wěn)定性。穩(wěn)定化處理：消除磨削應力，穩(wěn)定尺寸。4.舉例說明合理的熱處理工藝應視工件的使用特點而異。（熱處理工藝學p8）答：材料的性能不僅取決于其種類和成分，通過熱處理和表面改性個改變材料內(nèi)部的組織，將大幅度地改變材料的性能。（舉例）針對不同鋼