材熱工程師試題1答

1、材熱工程師試題 1 答材料熱處理工程師資格考試試題（一）答案一、選擇題1（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1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。球化退火主要用于共析鋼、過共析鋼的鍛軋件及結構鋼的冷擠壓件等。

2、2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。3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（除鈷 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生影響，也影 響鋼的淬透性。4鋼的回火分哪幾類？說

3、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。加熱速度：冷料裝爐，加熱速度 4050/h。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 Ar 1或在 Ac1下限以下溫度保溫。 最終冷卻至 650出爐空冷。8鑄造鋁合金固溶處理工藝應遵循哪些原則？（ p195 ） 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

4、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 3 5以內。 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 （50100），固溶后冷卻的轉移時間在 30 秒鐘 以內。9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（體積分數(shù)） 穩(wěn)定殘留奧氏體， 殘留奧氏體中存在大量內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

5、元素量較 高，是強化了的固溶體；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根據共析鋼連

6、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V1、V0、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 （A1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 （BB線右邊） ：珠光體區(qū)； 區(qū)域 （Ms以下） ：馬氏體 +殘余奧氏體區(qū)；V1 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：極細珠光體V 3組織：細珠光體V 4組織：珠光體 實用意義：（1）根據零件的技術要求制定合理的熱

7、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 Ms 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 900 950 的熱處理爐內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 熱處理后最表層為細針馬氏體 +粒狀碳化物 +少量殘余奧氏 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

8、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 38CrMoAlA) 調質工件置于溫度為 500560的熱處 理爐內并充入一定量氨氣，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 Fe3N( )+Fe4N()，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) 氣體碳氮共滲：通常是將低中碳合金鋼工件置于溫度為840860的熱處理爐內并

9、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 (0.8 0.95%) 和較低氮濃度 (0.250.4%) 的滲層。經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 570左右(鐵氮相 圖共析點以下)的熱處理爐內并充入滲碳介質和氨氣，保 持一定時間后提高工件表層的碳濃度和較高的氮濃度的 滲層，經熱處理后最表為鐵

10、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。3已知 GCr15 鋼精密軸承的加工工藝路線為： （p284）下料鍛造超細化處理機加工淬火冷卻處理穩(wěn)定化處理 其中熱處理工藝包括： 超細化處理工藝為： 1050 2030min 高溫加熱 250350 2h 鹽槽等溫 690720 3h 隨爐冷至 500出爐空冷。 淬火：835850 4560min 在保護氣氛下加熱， 150170 的油中冷卻 510min 再在 30 60油中冷卻。 冷處理：清洗后在 -40 -70 11.5h 深冷處理。

11、穩(wěn)定化處理：粗磨后進行 140180 412h：精磨后 120160 6 24h。答：超細化處理工藝：加熱至 1050使碳化物全部均勻溶入奧氏體， 然后在 250350等溫獲得下貝氏體，再在 690 720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 變材料內部的組織，將大幅度地改變材料的性能。 （舉例） 針對不同鋼材（零件）性能的要求，選擇最佳的熱處理工藝，可獲 得良好效果。（舉例） 熱處理