今天分享一下見(jiàn)習(xí)材料熱處理工程師的考試題，這些題是作為一名合格的熱處理工程師必須具備的基礎(chǔ)知識(shí)，希望搞熱處理的朋友抽空看一下，也行對(duì)大家有幫助，新入門(mén)的更要看了，當(dāng)然也可以作為企業(yè)員工培訓(xùn)使用。

因內(nèi)容較多，咱們分為4次分享。

 

91、簡(jiǎn)述激光熱處理的原理和優(yōu)點(diǎn)是什么？

激光淬火技術(shù)，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(diǎn)以上，當(dāng)激光移開(kāi)后，由于仍處于低溫的內(nèi)層材料快速導(dǎo)熱作用，是表層快速冷卻到馬氏體相變點(diǎn)以下，獲得淬硬層。

 

優(yōu)點(diǎn)：與感應(yīng)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(zhì)，工件變形更小，加熱層深度和加熱軌跡易于控制，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，激光淬火可使工件表層0.1-1.0mm范圍內(nèi)的組織結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生明顯變化。

 

92、淬火態(tài)鋼中常見(jiàn)的馬氏體有哪幾種類型?形成條件是什么?分別指出其亞結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)。

主要形態(tài)板條馬氏體、片狀馬氏體。

 

奧氏體轉(zhuǎn)變后，所產(chǎn)生的M的形態(tài)取決于A中的含碳量，含碳量<0.6%的為板條馬氏體，含碳量在0.6-1.0%之間為板條和針狀混合的M，>1%的為針狀馬氏體。板條馬氏體的亞結(jié)構(gòu)主要由高密度的位錯(cuò)組成，并存在條間A。板條馬氏體具有較高的強(qiáng)度和硬度，而且塑性任性也好。

 

片狀馬氏體的亞結(jié)構(gòu)主要由互相平行的細(xì)小孿晶組成，并集中在M片的中央部分，具有高硬度，脆性大。

 

93、錯(cuò)位分哪兩種類型？位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方式有哪兩種？位錯(cuò)的固溶強(qiáng)化原理是什么？

刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)，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?cè)龃罅宋诲e(cuò)運(yùn)動(dòng)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。 

 

94、零件失效的主要形式分為哪四大類？

答：材料的變形，斷裂，磨損和腐蝕。

 

95、對(duì)高碳鋼實(shí)施球化退火工藝的目的是什么? 

目的：使鋼中碳化物球狀化，從而達(dá)到降低硬度、改善切削加工性，并為以后淬火做準(zhǔn)備。

 

96、在正常條件下，對(duì)45鋼、40Cr、GCr15、W6MO5Cr4V2鋼進(jìn)行常規(guī)淬火， 試選擇這些鋼的淬火介質(zhì)及常規(guī)的淬火方法：

45鋼：采用單液淬火法，自來(lái)水為淬火介質(zhì)； 

 

40Cr ：小件采用單液淬火法，油為淬火介質(zhì)；大件采用雙淬火法，先水后油。 

 

GCr15：采用單液淬火法，油為淬火介質(zhì);

 

W6MO5Cr4V2：采用分級(jí)淬火，淬火介質(zhì)為空氣。 

 

97、試指出下列工件整體淬火后進(jìn)行回火的溫度范圍。

（1）模具、軸承、齒輪：低溫：150-250℃，

（2）彈簧：中溫：350-500℃。

（3）軸類、連桿、螺栓：高溫：500-650℃。

 

98、現(xiàn)對(duì)機(jī)床齒輪、大直徑的軋輥及進(jìn)行表面淬火，試選擇感應(yīng)加熱的類型并指出其頻率范圍。

機(jī)床齒輪表面淬火加熱：高頻加熱 ，100 ~1000kHz；

大直徑的軋輥加熱：工頻加熱，50kHz；

推土機(jī)齒輪表面淬火加熱：中頻加熱，0.5~10kHz。

 

99、為了改善低碳鋼的切削性能，應(yīng)采用何種熱處理工藝？說(shuō)明原因。

采用正火處理。因?yàn)榈吞间撉邢餍阅懿畹脑蚴莿傊泻休^多的F,只有降低F的量才能改善其切削性能。而正火冷卻屬于非平衡冷卻，冷卻速度的增加會(huì)使共析反應(yīng)的溫度降低，從而使P的連增加，F(xiàn)量減少。

 

100、闡述T8鋼淬火加熱過(guò)程中A的形成過(guò)程及影響A轉(zhuǎn)變速度的因素。

A的形成過(guò)程：A的形核、長(zhǎng)大、殘余滲碳體的溶解及A成分的均勻化四個(gè)基本過(guò)程。

 

影響A轉(zhuǎn)變速度的因素：

①加熱溫度。溫度越高，轉(zhuǎn)變速度越快

②加熱速度。加熱速度快，轉(zhuǎn)變溫度越高，轉(zhuǎn)變速度越快

 

 

101、變形鋁合金的回歸處理與時(shí)效工藝區(qū)別是什么？目的分別是什么？

1）回歸處理僅用于經(jīng)淬火和自然時(shí)效處理過(guò)的零件，既將零件在硝鹽浴中迅速加熱到200~250℃，保溫2~3分鐘后在水中冷卻。

目的是恢復(fù)得到過(guò)飽和固溶體淬火相，使合金重新軟化，便于加工、校形等。

 

2）時(shí)效處理：在一定的溫度下，保持一定的時(shí)間，過(guò)飽和固溶體發(fā)生分解(稱為脫溶)，引起鋁合金強(qiáng)度和硬度大幅度提高，這種熱處理過(guò)程稱之為時(shí)效。

 

102、零件選材的基本原則是什么？

在選材時(shí)既要選擇材料的使用性能，又要考慮材料的工藝性能和經(jīng)濟(jì)性。

 

1）根據(jù)材料的使用性能選材：通過(guò)分析零件的工作條件及失效分析結(jié)果確定零件的主要使用性能，根據(jù)零件使用性能要求提出對(duì)材料的性能的要求。

 

2）根據(jù)材料的工藝性能選材：依據(jù)不同材料陶瓷、塑料、金屬的工藝性能選材（如金屬的鑄造、壓力加工、焊接性、熱處理工藝性能等）。

 

3）根據(jù)材料的經(jīng)濟(jì)性選材：要降低零件的總成本，這包括制造成本材料價(jià)格、零件自重、加工費(fèi)、試驗(yàn)研究費(fèi)和附加成本，如零件壽命等。 

 

103、試簡(jiǎn)述影響過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的因素。

1）談的影響

2）合金元素的影響

3）加熱條件的影響

4）應(yīng)力影響

 

104、對(duì)機(jī)床主軸有何性能要求？通常選用何種材料制作？

要求：承受中等扭轉(zhuǎn)-彎曲復(fù)合載荷，轉(zhuǎn)速中等并承受一定沖擊載荷。材料：大多選用45鋼，載荷大時(shí)采用40Cr。

 

原始組織：原始P組織越細(xì)，相界面越多，F(xiàn)e3C易于溶解，越有利于A的性和長(zhǎng)大，使轉(zhuǎn)變速度越快。

 

合金元素：Co、Ni增大碳在A中的擴(kuò)散速度，加快A化過(guò)程；碳化物形成元素減慢A的形成過(guò)程；Si、Al、Mn不影響A化過(guò)程 。

 

105、若將共析鋼加熱至奧氏體溫度后分別以圖中的冷卻速度V_l、V₀、V₂、V₃、V₄進(jìn)行冷卻至室溫后得到什么組織?連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線的實(shí)用意義是什么?

 V_l:M 馬氏體

V₀ :M馬氏體

V₂：T屈氏體

V₃：S索氏體

V₄：P珠光體

意義：表示在各種不同冷卻速度下，過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始和轉(zhuǎn)變終了的溫度和時(shí)間的關(guān)系，是分析轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能的依據(jù)，也是制訂熱處理工藝的重要參考資料。

 

106、簡(jiǎn)述影響鋼的淬透性及淬硬性因素。

鋼在淬火時(shí)能夠獲得馬氏體的能力即鋼被淬透的深度大小稱為淬透性。其影響因素有：

 

1)亞共析鋼含碳量↑，C曲線右移，過(guò)共析鋼含碳量↑，C曲線左移；

 

2)合金元素（除Co外）使C曲線右移；

 

3)奧氏體化溫度越高、保溫時(shí)間越長(zhǎng)，碳化物溶解越完全，奧氏體晶粒越粗大，使C曲線右移；

 

4)A的晶粒度，晶粒越細(xì)，晶界越多，降低過(guò)冷A的穩(wěn)定性，降低鋼的淬透性；

 

5)未溶碳化物及夾雜物，降低過(guò)冷A的穩(wěn)定性，降低鋼的淬透性A

 

6)對(duì)A實(shí)施變形，可以增加鋼的淬透性；

 

淬硬性：主要取決于M提的含碳量。含碳越高，淬硬性愈好。

 

 

107、試寫(xiě)出用20CrMnTi材料制作汽車(chē)變速箱齒輪的加工工藝路線，并分析各熱加工工序的作用。

用20CrMnTi制作汽車(chē)變速箱齒輪的加工工藝路線：下料—鍛造—正火—機(jī)械加工—滲碳、淬火+低溫回火—噴丸—磨加工—成品。

 

正火：可以細(xì)化鍛后的粗大晶粒，調(diào)整硬度改善切削加工性能，得到所需要的纖維（流線）組織。

 

滲碳：提高工件表層的碳含量，使工件經(jīng)熱處理后表面具有高的硬度和耐磨性，而芯部具有一定的強(qiáng)度和較高的韌性。這樣工件既能承受大的摩擦。工件滲碳后還需進(jìn)行淬火和低溫回火處理，才能使表面具有高硬度、高耐磨性和較高的接觸疲勞強(qiáng)度及彎曲疲勞強(qiáng)度，芯部具有一定的強(qiáng)度和較高的韌性。

 

淬火的目的是：在齒面得到一定深度的M組織，可提高齒輪表面硬度，提高齒面耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度；

 

低溫回火的作用是：消除淬火應(yīng)力，防止磨削裂紋，提高沖擊抗力。

 

噴丸處理：可提高齒面硬度約1-3HRC，增加表面殘余壓應(yīng)力，從而提高接觸疲勞強(qiáng)度

 

108、鋼的“TTT”及“CCT”曲線是怎樣獲得的？?jī)烧叩膮^(qū)別？

鋼的過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的開(kāi)始溫度和終了溫度曲線像英文字母C，它描述了A在等溫轉(zhuǎn)變過(guò)程中，不同溫度和保溫時(shí)間下的析出物的規(guī)律，成為T(mén)TT曲線。而連續(xù)冷卻曲線是各種不同冷速下，過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始和轉(zhuǎn)變終了溫度和時(shí)間的關(guān)系簡(jiǎn)稱CCT曲線。

 

相同點(diǎn)：

1）都具有滲碳體的先共析線。

2）相變都有一定的孕育期。

3）曲線中都有一條相變開(kāi)始線和一條相變完成線。

 

不同點(diǎn)：

1）CCT曲線中無(wú)貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū) 。

2）CCT曲線中發(fā)生相變的溫度比TTT曲線中的低。

3）CCT曲線中發(fā)生相變的孕育期比TTT曲線中長(zhǎng)

 

109、影響“TTT”轉(zhuǎn)變的因素有哪些？如鋼的含碳量的影響？C曲線的實(shí)用價(jià)值？

1）含碳量的影響

隨著奧氏體含碳量的增加，穩(wěn)定性增強(qiáng)，c曲線右移，所以在熱處理正常加熱條件下，亞共析碳鋼的C曲線，隨含碳量的增加向右移，過(guò)共析碳鋼隨含碳量增加，由于有未溶滲碳體存在，促使奧氏體分解，C曲線左移，共析鋼的C曲線最靠右，穩(wěn)定性最強(qiáng)。

 

2）合金元素的影響

除了Co外，所有合金元素的溶入均增加過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移。

 

3）奧氏體化溫度和保溫時(shí)間的影響奧氏體化溫度越高，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，碳化物溶解越完全，A晶粒越粗大，晶界總面積減少，形核減少，因而使C曲線右移推遲珠光體轉(zhuǎn)變。

 

4）原始組織的影響原始組織越細(xì)，易得到均勻奧氏體，使C曲線右移，并使Ms點(diǎn)下降。

 

5）應(yīng)力和塑性變形的影響拉應(yīng)力促使A等溫轉(zhuǎn)變，等向壓應(yīng)力阻礙這種轉(zhuǎn)變。進(jìn)行塑性變形也加速奧氏體轉(zhuǎn)變。實(shí)用價(jià)值: C曲線是對(duì)碳鋼加熱得到A后，在冷卻過(guò)程中組織轉(zhuǎn)變進(jìn)行分析的工具。

 

110、馬氏體有哪兩種基本形態(tài)？其微觀形態(tài)、亞結(jié)構(gòu)及性能有何不同？

板條馬氏體和片狀馬氏體，

 

板條馬氏體：微觀形態(tài)，橢圓截面的柱狀晶粒；亞結(jié)構(gòu)：高密度的位錯(cuò)組成；性能：較高的強(qiáng)度和硬度，而且塑性韌性也較好。

 

片狀馬氏體：呈片狀、竹葉狀主體形態(tài)為雙凸透鏡狀；亞結(jié)構(gòu)：細(xì)小的孿晶組成；性能：硬度高脆性大。

 

111、 亞共析鋼的淬火溫度常選在Ac₃以上，而過(guò)共析鋼淬火加熱溫度為何選在Ac₁～Acm之間，試從理論上加以分析。 

亞共析鋼淬火時(shí)，應(yīng)將工件加熱到完全奧氏體，使鐵素體全部溶解，以保證淬火后馬氏體的含碳量，從而保證淬火后硬度。 而過(guò)共析鋼淬火加熱溫度應(yīng)選擇在Ac₁~Acm，以使得加熱時(shí)碳化物不完全溶解，在隨后的淬火時(shí)，這些碳化物成為硬的質(zhì)點(diǎn)，提高耐磨性，同時(shí)，降低淬火溫度，可以降低馬氏體的含碳量，降低馬氏體的脆性，同時(shí)，降低淬火溫度，還可以減少殘余奧氏體量，提高工件硬度。 

 

112、試指出5類常用的電熱原件材料，并說(shuō)明其適應(yīng)溫度范圍。

鐵鉻鋁電熱合金1Cr13Al4，應(yīng)用于低溫0Cr25Al5,0Cr13Al16Mo2，適應(yīng)于中溫0Cr27AlMo2，應(yīng)用于高溫最高1300；鎳鉻電熱合金Cr15Ni60，應(yīng)用于低溫。Cr20Ni80，應(yīng)用于1000度以下中溫；SiC電熱元件可在1350度下長(zhǎng)期工作，最高溫度可達(dá)1500；MoSi2電熱元件，其最高溫度可達(dá)1700；石墨電熱元件，真空爐的電熱元件，工作溫度為1400-2800℃。

 

113、晶體中的位錯(cuò)有哪兩種類型，位錯(cuò)在晶體中的運(yùn)動(dòng)方式有那兩種，位錯(cuò)的固溶強(qiáng)化原理是什么？

刃位錯(cuò)與螺位錯(cuò)。滑移和攀移。固溶強(qiáng)化：1，化學(xué)交互作用：一些溶質(zhì)原子可以偏聚在層錯(cuò)面附近，形成鈴木氣團(tuán)，增加位錯(cuò)擴(kuò)展的寬度，交滑移困難；增大位錯(cuò)阻力增大層錯(cuò)能。  

 

114、試畫(huà)出Fe-Fe₃C相圖的簡(jiǎn)單示意圖，簡(jiǎn)要說(shuō)明T12鋼（過(guò)共析鋼）的平衡凝固過(guò)程。（要求畫(huà)出各溫度區(qū)間的簡(jiǎn)單組織示意圖即可）

在T1~ T2開(kāi)始由液相結(jié)晶出奧氏體，到T2結(jié)晶完畢。到T3溫度時(shí)由奧氏體結(jié)晶出二次滲碳體，當(dāng)?shù)竭_(dá)共析溫度時(shí)剩余的奧氏體發(fā)生共析反應(yīng)生成珠光體，低于共析溫度由鐵素體析出三滲碳體忽略！ 

室溫組織是：珠光體+二次滲碳體 

 

115、簡(jiǎn)述淬火冷卻方法(至少說(shuō)出五種)。 

1）水冷：用于形狀簡(jiǎn)單的碳鋼工件，主要是調(diào)質(zhì)件；

 

2）油冷：合金鋼、合金工具鋼工件。

 

3）延時(shí)淬火：工件在浸入冷卻劑之前先在空氣中降溫以減少熱應(yīng)力；

 

4)雙介質(zhì)淬火：工件一般先浸入水中冷卻，待冷到馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變點(diǎn)附近，然后立即轉(zhuǎn)入油中緩冷；

 

5)馬氏體分級(jí)淬火：鋼材或工件加熱奧氏體化，隨之浸入稍高或稍低于鋼的上馬氏體點(diǎn)的液態(tài)介質(zhì)（鹽浴或堿浴）中，保持適當(dāng)時(shí)間，待鋼件的內(nèi)、外層都達(dá)到介質(zhì)溫度后取出空冷，以獲得馬氏體組織的淬火工藝。用于合金工具鋼及小截面碳素工具鋼，可減少變形與開(kāi)裂；

 

6）熱浴淬火：工件只浸入150-180℃的硝煙或堿浴中冷卻，停留時(shí)間等于總加熱時(shí)間的1/3-1/2，最后取出在空氣中冷卻；

 

7）貝氏體等溫淬火：鋼材或工件加熱奧氏體化，隨之快冷到貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域（260-400℃）等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w的淬火工藝。用于要求變形小、韌性高的合金鋼工件 。

 

{完}