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。
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Vl、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?
Vl: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}