工件材料热处理工程师考试卷及答案

试卷 1二、简答题1. 为了使钢在加热过程中获得细小的奥氏体晶粒度可采取哪些措施？降低温度，减小保温时间，提高加热速度，向钢中加入强碳、氮化物形成元素2. 低合金钢中的魏氏组织是怎样形成的？它的组织特征是什么？魏氏组织对钢的性能有什么影响？怎样在热处理中避免产生魏氏组织？（ 1）对于含碳量低于 0.6%的低合金钢在奥氏体晶粒较粗和一定冷却速度下， 先共析铁素体呈片状或粗大羽毛状析出（ 2）特征：共格切变（ 3）力学性能下降，如韧性下降（ 4）采用“降温等温”工艺，保证一定温度范围内的冷却速度和奥氏体的过冷度3. 第一、第二类回火脆性是怎样产生的？产生回火脆性后怎样消除？（ 1）由于碳钢在 200-400 度温度范围内回火， 出现室温冲击韧性下降现象造成脆性；重新加热淬火可消除（ 2）由于某些合金钢在 450-650 度范围内回火并回火后缓慢冷却通过上述温度范围时，出现冲击韧性降低的现象；重新加热到预定的回火温度，然后快速冷却至室温可消除4. 何为钢的淬透性？影响淬透性的因素有哪些？（ 1）淬透性：钢在淬火时能够获得马氏体的能力（ 2）钢的临界冷却速度，合金元素（除钴） ，含碳量，奥氏体化温度和保温时间，原始组织的影响，应力和塑性变形5. 高速钢低高温回火新工艺特点是什么？为什么它比普通回火后的力学性能好？（ 1）高温淬火，然后先低温回火，再高温回火；硬度、热硬性、冲击韧性较高，而平面应变断裂韧度、弯曲强度、挠度基本不低于普通三次回火钢的相应指标（ 2）M2C 型碳化物析出充分， M2C 、V4C 、及 Fe3C 型碳化物弥散度大， 均匀性好，且有约 5%-7% 贝氏体存在6. 通过热处理提高低碳合金钢强韧性的主要途径有哪些？细化晶粒，调质处理，等温淬火，表面渗碳7. 简述铸铁中石墨对铸铁性能的影响。石墨会削弱铸铁的基体强度， 削弱程度取决于它的形状、 分布和数量； 石墨不仅使铸铁的缺口敏感性降低，还可提高其减摩、减振、抗蚀性能8. 简述激光热处理的原理和优点。激光束照射到金属表面时，能量几乎完全被表面层吸收转变成热，可在极短时间内将工件表层加热或熔化，而工件心部仍保持室温。当激光束离去后，通过向心部的传热，表层可获得极大冷却速度，从而实现“自冷却”淬火或快速凝固9. 合金工具钢减小淬火畸变的主要原理是什么？高温回火后油冷，热应力较小，冲击韧度值较高10. 轴承超细化处理有哪二种方法，目的是什么？（1） 1050 度 30min 沸水淬火，经等温退火或高温回火20min 油淬， 160 度 3h 回火。（2）目的：细化碳化物720 度2-3h，再经820 度三、综合题1. 淬火态钢中常见的马氏体有哪几种？分别指出亚结构和性能特点？形成条件？（ 1）板条状马氏体； 亚结构： 由高密度的位错组成， 并存在条间奥氏体； 性能特点：较高强度和硬度，且塑形、韧性较好；主要在低碳钢、马氏体时效钢和不锈钢淬火组织中（ 2）片状马氏体；亚结构： 由互相平行的细小孪晶所组成，并集中在马氏体片的中央部分；性能特点：硬度高，脆性大；在高碳钢中出现2. 针对淬火方式通常分别选择哪些淬火冷却介质？冷却介质应具备的特性。书 P117-118，对应的介质实在不确定怎么答，要是考到了就照书写点吧3. 举例说明提高模具寿命可采用哪些有效的热处理工艺方法？5 种（ 1）5CrMnMo 钢热锻模复合渗处理工艺：利用C、N 共渗在 850-900 度高温淬火，再经高温500 度回火后，在保持钢的耐热性、耐磨性及一定硬度前提下，再进行540 度 4h气体氮碳共渗；（ 2）5CrNiMo钢热锻模强韧化和表面复合渗工艺：950 度淬油，预淬至180-260 度后 280 度等温， 450 度回火；（ 3） 45Cr2NiMoVSi钢锤锻模强韧化热处理工艺：模具500 度入炉， 650 度 2.5h ，850 度 2h 预热， 970 度 5.5h 加热，预冷至780 度油冷至 200 度出油空冷； 290 度 4h 预热，635 度 10h 回火； 640 度 8h 第二次回火；（ 4）5Cr2NiMoVSi钢压力机模块和锤锻模镶块的强韧化热处理工艺：加热 1150-1200度，始锻 1150 度，终锻850 度，锻后堆冷；（ 5） 3Cr2W8V钢压铸模气体氮碳共渗处理：经气体氮碳共渗处理，580 度4.5h ，50%甲醇加 50%氨，油冷4. Cr12MoV 的热处理工艺曲线 （ 1）目的：让奥氏体晶粒长大（ 2）获得一定量马氏体和大量残留的奥氏体的组织（ 3）等温淬火，得到回火下贝氏体（ 4）进一步提高复合组织的韧度和耐磨性，回火屈氏体5. 结合实践谈谈“合理的热处理工艺应视工件的特点而异”的理解参考 P262-281 的内容，随便选择几个例子加心得体会写上去，没有标答的二、简答题1. 指出下列钢的类别08F：优质碳素结构钢；20CrMnTi ：渗碳钢；QT ：球墨铸铁；16Mn ：低合金高强度结构钢； W6 ：高速钢； GCr ：滚珠轴承钢； 60Si ：合金弹簧钢； Cr12：合金工具钢2. 错位分哪两种类型？位错运动方式有哪两种？位错的固溶强化原理是什么？刃型位错和螺型位错， 滑移和攀移； 融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变， 晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加3. 解释：热脆、冷脆、氢脆、应变时效热脆：当钢材在1000-1200 度锻造或轧制时，FeS 与 Fe 形成的共晶体会熔化，使钢材变脆，沿奥氏体晶界开裂的现象冷脆： P 在钢中会剧烈地降低钢的塑性和韧性，使钢在低温下变脆的现象氢脆：氢在钢材内产生大量微裂纹，使钢的塑性、韧性显著下降的现象应变时效： 冷变形低碳钢在室温放置或加热一定时间后强度增加，塑性、韧性降低的现象4. 简述钢种的 S、 P 对钢性能的影响（ 1） FeS 与 Fe 形成共晶体使钢材脆化（热脆）（ 2）P 虽有固溶强化作用， 但会剧烈降低塑性和韧性， 尤其是使钢在低温下变脆 （冷脆）； P 还会使钢的偏析严重； P 可以增强钢在大气中的抗腐蚀性（ 3） P 和 S 均会降低钢的焊接性能5. 什么叫复合材料？复合材料的性能有什么特点？（ 1）复合材料指由两种或两种以上不同性质的材料，通过不同的工艺方法人工合成的多相材料（ 2）比强度和比模量高；疲劳强度高；高温性能优良；减振性能好6. 试述残余应力测试的主要方法和它的基本原理（ 1）应力释放法（机械法） ：将具有残余应力的工件进行切割，局部去除等处理，从而使工件中已处于平衡状态的残余应力由于这种切割或去除而部分释放， 工件就会出现变形，使残余应力达到新的平衡状态（ 2）磁性法：根据铁磁材料的感应通量在残余应力的作用下与无应力作用时不同，从而利用由磁感应通量的差异来测定残余应力的（ 3） X 射线应力测试法：利用应力作用下晶面间距的变化作为应变来测量7. 请列举硬度实验在热处理质量检验和质量分析中的作用（ 1）所有热处理零件应按规定进行硬度检验， 成批生产的零件按规定的比例进行抽检。硬度检验前应将表面清理干净并按规定加工检测部位的表面（ 2）一般正火、 退火和调质处理件用布氏硬度计检验，也可以用洛氏硬度检验；淬火件、 渗碳、碳氮共渗件用洛氏硬度计检验；渗氮件用维氏硬度计检验；氮碳共渗及渗金属件渗层硬度应采用显微硬度计检验，炉前检验也可采用其他检验方法（ 3）淬火件如不能用洛氏硬度计检验，可用肖氏硬度计、里氏硬度计或锉刀检验（ 4）硬度检验部位应根据工艺文件规定，零件淬火部位检验硬度应不少于1-3每处不少于3 点并取其平均值处，8. 试述透射电镜和光学显微镜成像原理的主要差别透镜用电子束代替可见光，用电磁透镜代替光学透镜透射电镜： 由电子枪发射的电子束经加速后， 通过聚光镜会聚成一束很细的高能量电子束斑，电子束穿过试样， 将其上的细节通过由物镜、 中间镜及投影镜组成的成像系统成像，成像最终投射在荧光屏上形成可见的图像供观察或照像9. 简述涡流检测的基本原理由高频交流电压发生器供给检测线圈以激励电流， 从而在试件被检测区周围行程激励磁场， 这个磁场在试件中感应出涡流， 涡流又产生自己的磁场， 这个磁场包含了被检测区的材料和缺陷等信息，检测线圈可以把这些信息传送到涡流检测仪器10. 选材时应考虑的基本原则？选择金属材料制造零件时应考虑哪些工艺性能？（ 1）根据材料的使用性能、工艺性能、经济性选材；根据零件的工作条件， 包括载荷类型及大小， 环境条件及主要失效模式等选用考虑零件的结构、形状和尺寸大小等因素了解材料热处理后的组织和性能，针对热处理工艺方法开发的钢种处理后组织和性能更好在保证零件使用性能和寿命的前提下， 应尽量选用可简化热处理工序， 特别是能够节省能源的材料应重视材料的加工工艺性能（ 2）铸造性能、压力加工性能、机械加工性能、焊接性能、热处理工艺性能三、应用题1. 何为疲劳极限？说明典型疲劳断口的宏观和微观形貌的特征？影响疲劳抗力的因素？哪些热处理方法是提高零件疲劳极限的有效途径？（ 1）疲劳：金属零件或结构在变动应力和应变长期作用下，由于累积损伤而引起断裂的现象； 疲劳极限： 材料在受到随时间而交替变化的载荷作用时， 所产生的应力也会随时间作用交替变化，这种交变应力超过某一极限强度而且长期反复作用即会导致材料的破坏，这个极限即疲劳极限（ 2）宏观特征： 多数情况下具有脆性断裂特征，不发生肉眼可见的宏观变形。由裂纹源区、裂纹扩展区和最终瞬断区组成疲劳源区面积较小而平坦，一般位于表面或近表面，有时有多个疲劳源区，但先后发生。当表面存在类裂纹缺陷时，疲劳裂纹由缺陷区扩展而不存在源区。裂纹扩展区呈海滩或贝壳花样，由一些间距不等的以疲劳源为圆心的平行弧线，疲劳贝壳花样是疲劳断裂的重要特征瞬断区是最后裂纹失稳扩展所形成的断裂区，具有静载断裂断口的特征微观特征：在电子显微镜下观察到的条形花样（ 3） 1 化学成分和夹杂物的影响；2 热处理和显微组织的影响：屈氏体马氏体 索氏体； 3 应力集中的影响； 4 试件尺寸的影响； 5 表面加工的影响：表面粗糙度越低，疲劳强度越高； 6 温度的影响：温度越高，疲劳强度越低（ 4）多数化学热处理和感应加热淬火等表面强化工艺2. 试述热处理的生产过程质量控制的主要内容（ 1）热处理设备管理和质量控制1 设备的选择2 设备的安装与调试3 合理使用设备4 设备的检查与维修5 自制设备与改造旧设备6 做好计量工作7 设备的闲置、封存、启封和报废（ 2）热处理工艺材料的管理与质量控制对工艺材料进行入厂检验，定期检查，加强管理，确保质量稳定（ 3）热处理零件的质量检验硬度检验、变形检验、外观及裂纹检验、金相组织检验（ 4）热处理操作者技能和责任管理（ 5）工序管理和数理统计方法在工序质量控制中的应用1 工序管理和工序质量控制2 数理统计方法在工序质量管理中的应用3. 有一高频淬火处理的主轴， 使用中早期断裂失效， 应进行哪些理化检测才能判断早期失效的原因？为什么？（ 1）硬度检验（心部、表面）；金相组织检验（原材料夹杂物、组织偏析；淬火+回火后心部及表面组织）；断口分析（ 2）常见的失效分析就是这样= =4. 工件在电阻炉中加热时热量支出包括哪些方面？结合传热原理简述热处理电阻炉节能措施有哪些？（ 1）加热工件所需热量、加热辅助构件所需热量、加热控制气体所需热量、通过炉衬的散热损失、通过开启炉门的辐射热损失、通过开启炉门的溢气热损失、其他热损失（ 2）根据传导、辐射和对流的原理编节能措施吧，类似于选择导热系数低的炉衬5. 60Si2Mn 钢淬火、中温回火后的基体组织，分析什么组织？是否正常？什么原因？基体组织是回火屈氏体，白色为铁素体不正常形成原因：加热不足