今天分享一下見習(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，也行對大家有幫助，新入門的更要看了，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。

 

 

1、常用的淬火方法有哪些，說明選用不同淬火方法的原則？

單液淬火——在一種淬火介質(zhì)中冷卻到底的工藝，單液淬火組織應(yīng)力熱應(yīng)力都比較大，淬火變形大。

 

雙液淬火——目的：在650~Ms之間快冷，使V>Vc，在Ms以下緩慢冷卻，以降低組織應(yīng)力。碳鋼：先水后油。合金鋼：先油后空氣。

 

分級(jí)淬火——將工件取出后在某一溫度停留使工件內(nèi)外溫度一致，然后空冷的工藝，分級(jí)淬火是在空冷時(shí)發(fā)生M相變得，內(nèi)應(yīng)力小。

 

等溫淬火——指在貝氏體溫度區(qū)等溫，發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變，內(nèi)應(yīng)力減小，變形小。

 

淬火方法選擇的原則既要考慮滿足性能的要求，同時(shí)要盡量降低淬火應(yīng)力，以免淬火變形與開裂。

 

2、化學(xué)氣相沉積與物理氣象沉積技術(shù)的區(qū)別是什么，它們的主要應(yīng)用場合？

化學(xué)氣象沉積主要是CVD法，含有涂層材料元素的反應(yīng)介質(zhì)在較低溫度下氣化，然后送入高溫的反應(yīng)室與工件表面接觸產(chǎn)生高溫化學(xué)反應(yīng)，析出合金或金屬及其化合物沉積于工件表面形成涂層。

 

CVD法的主要特點(diǎn)：1）可以沉積各種晶態(tài)或非晶態(tài)的無機(jī)薄膜材料。2）純度高，集體的結(jié)合力強(qiáng)。3）沉積層致密，氣孔極少。4）均度性好，設(shè)備及工藝簡單。5）反應(yīng)溫度較高。

 

應(yīng)用：在鋼鐵、硬質(zhì)合金、有色金屬、無機(jī)非金屬等材料表面制備各種用途的薄膜，主要是絕緣體薄膜，半導(dǎo)體薄膜，導(dǎo)體及超導(dǎo)體薄膜以及耐蝕性薄膜。

 

物理氣象沉積：氣態(tài)物質(zhì)在工件表面直接沉積成固體薄膜的過程稱PVD法。有三種基本方法，真空蒸鍍，濺射鍍膜和離子鍍。應(yīng)用：耐磨涂層，耐熱涂層，耐蝕涂層，潤滑涂層，功能涂層裝飾涂層。

 

3、說明疲勞斷口的微觀形貌和宏觀形貌。

微觀：是在微觀電子顯微鏡下觀察到的條形花樣，稱為疲勞條帶或疲勞輝紋。疲勞條帶有延性和脆性兩種，疲勞條帶具有一定的間距，在某種特定的條件下，每條條紋與一次應(yīng)力循環(huán)相對應(yīng)。

 

宏觀：多說情況下具有脆性斷裂特征，不發(fā)生肉眼可見得宏觀變形，典型的疲勞斷口由裂紋源區(qū)、裂紋擴(kuò)展區(qū)、和最終瞬斷區(qū)組成。疲勞源面積較少平坦有時(shí)呈光亮鏡面，裂紋擴(kuò)展區(qū)呈河灘或貝殼花樣，有一些間距不等的疲勞源為圓心的平行弧線。瞬斷區(qū)的微觀形貌取材料的特性載荷方式與大小等，可能為韌窩或準(zhǔn)解離，解離沿晶斷口或混合形。

 

4、指出感應(yīng)加熱淬火常出現(xiàn)的三種質(zhì)量問題，試分析其原因。

1）開裂：加熱溫度過高、溫度不均；淬火介質(zhì)及溫度溫度選擇不當(dāng)；回火不及時(shí)且回火不足；材料淬透性偏高，成分偏析、有缺陷，含過量夾雜物；零件設(shè)計(jì)不合理。

 

2）表面硬度不均：感應(yīng)結(jié)構(gòu)不合理；加熱不均；冷卻不均；材料組織不良（有帶狀組織，局部脫碳。

 

3）表面熔化：感應(yīng)器結(jié)構(gòu)不合理；零件存在尖角、孔、糟等；加熱時(shí)間過長等，工件表面有裂紋。

 

5、高速鋼低高溫回火新工藝特點(diǎn)是什么？（以w18Cr4v為例）為什么它比普通回火后的力學(xué)性能好？

 

W18Cr4v鋼1275加熱淬火+320*1h+540到560*1h*2次回火。

1）低高溫回火高速鋼比普通回火高速鋼的m2c型碳化物析出充分，M2c、V4c及Fe3c型碳化物彌散度大、均勻性好，而且有約5%到7%貝氏體存在，這是低高溫回火高速鋼性能優(yōu)于普通回火的重要組織因素。

 

6、常用可控氣氛有那些種類？簡述每種氣氛的特點(diǎn)和應(yīng)用。

有吸熱式氣氛、滴注式氣氛、直身式氣氛、其他可控氣氛（氮機(jī)氣氛、氨分解氣氛、放熱式氣氛）等。

 

1）吸熱式氣氛是將原料氣按一定比例同空氣混合，在高溫下經(jīng)過觸媒，反應(yīng)生成主要含CO、H2、N2和微量CO2、O2和H2O的氣氛，由于該反應(yīng)要吸收熱量，故叫吸熱式氣氛或RX氣。用于滲碳、碳氮共滲。

 

2）滴注式氣氛是將甲醇直接點(diǎn)入爐內(nèi)裂解，生成含CO、H2的載體，再添加富化劑進(jìn)行滲碳；較低溫度下的碳氮共滲、保護(hù)加熱光亮淬火等。

 

3）將滲劑如天然氣和空氣一定比例混合后直接通入爐內(nèi)，在高溫下900反應(yīng)直接生成滲碳?xì)夥铡０狈纸鈿庥糜跐B氮載氣、鋼鐵或有色金屬低溫加熱保護(hù)氣氛。氮基氣氛用于高碳鋼或軸承鋼的保護(hù)效果好。放熱式氣氛用于低碳鋼、銅材光亮熱處理或可鍛鑄鐵的脫碳退火。

 

7、球墨鑄鐵等溫淬火目的是什么？等溫溫度及等溫淬火后的組織是什么？

目的：球墨鑄鐵奧氏體化后在貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)進(jìn)行等溫淬火可獲得良好的力學(xué)性能和小的畸變。

 

 等溫溫度： 260~300℃ 獲得下貝氏體組織； 350~400℃ 獲得上貝氏體組織。

 

8、簡述常用的化學(xué)熱處理（滲碳、滲氮、碳氮共滲和氮碳共滲）的工藝主要特點(diǎn)、熱處理后的組織和性能特點(diǎn)，主要適用于哪些材料或零件？

滲碳：主要是向工件表面滲入碳原子的過程，表層回火馬氏體，殘A及碳化物，心部目的是提高表層碳含量，具有高硬度高耐磨性，心部具有一定的強(qiáng)度和高韌性，使其承受大的沖擊和摩擦，低碳鋼如20CrMnTi，齒輪和活塞銷常用。

 

 滲氮：向表面滲入氮原子，是表面硬度耐磨性疲勞強(qiáng)度和耐腐蝕性以及熱硬性提高，表層是氮化物，心部回火索氏體，有氣體滲氮，液體滲氮等，常用38CrMoAlA，18CrNiW。 

 

碳氮共滲：碳氮共滲溫度低，速度快，零件變形小。表層組織為細(xì)針回火馬氏體+顆粒狀碳氮化合物Fe3（C、N）+少量殘余奧氏體。 具有較高的耐磨性和疲勞強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度，并兼有一定的耐蝕性。常應(yīng)用于低中碳合金鋼制造的重、中負(fù)荷齒輪。

 

氮碳共滲：氮碳共滲工藝共滲速度較快，表面硬度略低于滲氮，但抗疲勞性能好。主要用于受沖擊負(fù)荷小，要求耐磨、疲勞極限較高及變形小的零件和工模具。一般鋼零件 碳素結(jié)構(gòu)鋼，合金結(jié)構(gòu)鋼，合金工具鋼，灰鑄鐵，球墨鑄鐵和粉末冶金等均可氮碳共滲。

 

9、簡述熱處理工藝設(shè)計(jì)的原則

1）工藝的先進(jìn)性

2）工藝可靠、合理、可行

3）工藝的經(jīng)濟(jì)性 

4）工藝的安全性 

5）盡量采用機(jī)械化、自動(dòng)化程序高的工藝裝備

 

10、熱處理工藝流程的優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)考慮哪些問題

1）充分考慮冷熱加工工藝之間的銜接，熱處理工序的安排要合理；

2）盡可能采用新技術(shù)，簡述熱處理工藝，縮短生產(chǎn)周期。在保證零件所要求的組織和性能的條件下，盡量使不同工序或工藝過程互相結(jié)合；

3）有時(shí)為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，延長工件使用壽命，需要增加熱處理工序。

 

11、簡述感應(yīng)器設(shè)計(jì)所應(yīng)遵循的原則

1）感應(yīng)器與工件的耦合距離應(yīng)盡可能的近

2）對于依靠線圈外壁加熱的工件必須加驅(qū)流導(dǎo)磁體 

3）對有尖角的工件感應(yīng)器的設(shè)計(jì)避免尖角效應(yīng)

4）要避免磁力線的抵銷現(xiàn)象 5、感應(yīng)器設(shè)計(jì)要盡量滿足工件在加熱時(shí)能回轉(zhuǎn)。

 

12、設(shè)計(jì)人員在選材時(shí)應(yīng)考慮哪些基本原則

1）根據(jù)零件的工作條件，包括載荷類型及大小，環(huán)境條件及主要失效模式等選用材料；2）考慮零件的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸大小等因素，對易產(chǎn)生淬火畸變和開裂的要選用淬透性較好，可采用油淬或水溶性淬火介質(zhì)處理的材料；

3）了解材料熱處理后的組織和性能，有些針對各種熱處理工藝方法開發(fā)的鋼種，其處理后的組織和性能會(huì)更好；

4）在保證零件使用性能和壽命的前提下，應(yīng)盡量選用可簡化熱處理工序，特別是能夠節(jié)省的材料。

 

13、選擇金屬材料制造零件時(shí)應(yīng)考慮哪些工藝性能

1）鑄造性能

2）壓力加工性能 

3）機(jī)械加工性能 

4）焊接性能 

5）熱處理工藝性能。

 

14、磨損失效類型有幾種？如何防止零件的各類磨損失效？

磨損類型：粘著磨損、磨粒磨損、腐蝕磨損、接觸疲勞。

 

防止方法：對粘著磨損，合理選擇摩擦副配對材料；采用表面處理減小摩擦系數(shù)或提高表面硬度；減小接觸壓應(yīng)力；減小表面粗糙度。對磨粒磨損，除在設(shè)計(jì)時(shí)減小接觸壓力和滑動(dòng)摩擦距離一級(jí)改進(jìn)潤滑油過濾裝置以清除磨粒外，還要合理選用高硬度材料；采用表面熱處理和表面加工硬化等方法提高摩擦副材料表面硬度。對于腐蝕磨損，選擇抗氧化材料；表面涂層；選用耐蝕材料；電化學(xué)保護(hù)；加緩蝕劑設(shè)計(jì)時(shí)減小拉應(yīng)力的應(yīng)力集中；進(jìn)行去應(yīng)力退火；選擇對應(yīng)力腐蝕不敏感的材料；改變介質(zhì)條件。對接觸疲勞，提高材料硬度；提高材料的純凈度，減少夾雜物；提高零件心部強(qiáng)度和硬度；減小零件表面粗糙度；提高潤滑油的粘度以降低油楔作用。

 

15、鋼的化學(xué)熱處理的基本過程是什么？

分解，吸附，擴(kuò)散三部。

 

16、試述加速化學(xué)熱處理的主要途徑有哪些？

分段控制法的應(yīng)用，復(fù)合滲處理，高溫?cái)U(kuò)散，采用加速擴(kuò)散過程的新材料，化學(xué)催滲，物理催滲。

 

17、“滲碳分段控制工藝法”的優(yōu)越性是什么？

防止工件表面氧化，利于擴(kuò)散，使三個(gè)過程充分協(xié)調(diào)，減少工件表面形成炭黑的過程，加快滲碳的過程，保證得到過渡層較寬較平緩的優(yōu)質(zhì)滲層。

 

18、通常情況下低碳鋼滲碳淬火后表層和心部的組織是怎樣的？

由表面向心部依次為過共析，共析，過度亞共析，原始亞共析。

 

19、什么是粒狀貝氏體？

是由塊狀（等軸狀）的鐵素體和高碳的A區(qū)組成。

 

20、說明球退的類型、目的及用途？

普通球退：增加硬度，改善切削加工性，減少淬火畸變開裂。

等溫球退：用于高碳工具鋼、合金工具鋼。

循環(huán)球退：用于碳素工具鋼、合金工具鋼。

 

21、亞共析鋼的淬火溫度常選在Ac3以上，而過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？

（1）亞共析鋼由于含量較低，原始組織P+F，若淬火溫度低于Ac3，則會(huì)有未溶F，淬火后將會(huì)出現(xiàn)軟點(diǎn)。對于過共析鋼，若溫度過高，過多的k’溶解，使片狀M的量增加，易造成變形和開裂，增加A’量，過多的k’溶解，又使鋼的耐磨性降低。

 

（2）對于過共析鋼溫度過高，氧化脫碳傾向增大，使鋼的表面成分不均勻，MS高低不同，導(dǎo)致淬火開裂。

 

（3）選擇淬火溫度Ac1+（30-50℃）可以保留未溶k’以提高耐磨性，使基體的含碳量降低，是鋼的強(qiáng)度塑性和韌性增加。

 

22、高速鋼的低溫、高溫回火新工藝，會(huì)使高速鋼淬火回火件的壽命提高，試從理論加以分析？

均勻析出ε和M3C使M2C，MC在二次硬化溫度范圍內(nèi)更加均勻析出，促進(jìn)部分殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w，提高強(qiáng)韌性。

 

23、指出下列合金類型

ZL104：鑄鋁

MB2：形變鎂合金

ZM3： 鑄鎂

TA4 ：α型鈦合金

H68：黃銅

QSn4-3：錫黃銅

QBe2： 鈹黃銅

TB2 ： β型鈦合金

 

24、何謂斷裂韌性？如何根據(jù)材料的斷裂韌性K1c、零件的工作應(yīng)力σ和零件中的裂紋半徑長度α來判斷零件是否發(fā)生低應(yīng)力脆斷？

表明材料抵抗斷裂的能力的性能指標(biāo)即為斷裂韌性。

根據(jù)公式：

如果 K1>K1c 則材料發(fā)生低應(yīng)力脆斷。

 

25、與剛相比灰鑄鐵的相變特點(diǎn)

（1）鑄鐵是Fe-C-Si三元合金，共析轉(zhuǎn)變在一個(gè)很寬的溫度范圍，在此溫度內(nèi)存在鐵素體+奧氏體+石墨；

2）鑄鐵的石墨化過程易于進(jìn)行，控制該過程得到鐵素體基體、珠光體基體及鐵素體+珠光體基體的鑄鐵；

（3）通過控制奧氏體化溫度加熱、保溫、冷卻條件可在相當(dāng)大的范圍內(nèi)調(diào)整和控制A及轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的碳含量；

（4）與鋼相比，碳原子擴(kuò)散距離較長；

（5）鑄鐵的熱處理不能改變石墨的形狀和分布，只能改變集體的組織和性能。

 

26、鋼加熱時(shí)A形成基本過程？影響A晶粒大小的因素？

形成過程：A晶核的形成，A晶粒的長大，殘余滲碳體的溶解，A的均勻化；

因素：加熱溫度、保溫時(shí)間、加熱速度、鋼的成分、原始組織。

 

27、加速化學(xué)熱處理的主要途徑有哪些？比較一段滲碳，二段滲碳及動(dòng)態(tài)碳勢控制特點(diǎn)？

途徑：分段控制法，復(fù)合滲處理，高溫?cái)U(kuò)散。

特點(diǎn)：采用加速擴(kuò)散過程的新材料，化學(xué)催滲，物理催滲。

 

28、基本傳熱方式有哪三種？分別舉例在熱處理爐節(jié)能中的應(yīng)用？

傳熱方式：傳導(dǎo)傳熱，對流換熱，輻射換熱；

應(yīng)用：

1）傳導(dǎo)傳熱主要應(yīng)用如爐墻的傳熱。

2）對流傳熱主要表現(xiàn)在：爐氣、鹽浴中熔鹽、流動(dòng)粒子爐中流動(dòng)粒子與工件表面、爐墻表面與車間空氣之間四種形式。

3）700度以上真空爐為輻射換熱。

 

29、什么是碳氮共滲中出現(xiàn)的黑色組織？如何防止其產(chǎn)生？

黑色組織是指黑點(diǎn)、黑帶、黑網(wǎng)。

 

1）為了防止黑色組織出現(xiàn)，滲層中氮含量不宜夠高，一般大于0.5%就易出現(xiàn)點(diǎn)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)。

 

2）為抑制托氏體網(wǎng)，氨的加入量要適中，氨氣量過高，爐氣露點(diǎn)降低，均會(huì)促使黑色組織的出現(xiàn)。為了抑制托氏體網(wǎng)的出現(xiàn)，也可適當(dāng)提高淬火加熱溫度或采用冷卻能力較強(qiáng)的冷卻介質(zhì)。黑色組織深度小于0.02mm時(shí)采用噴完強(qiáng)化補(bǔ)救。

 

30、簡述感應(yīng)加熱淬火工藝參數(shù)選擇原則

加熱方法：感應(yīng)加熱淬火有同時(shí)加熱一次淬火和移動(dòng)加熱連續(xù)淬火兩種方法可視設(shè)備條件和零件種類選擇。同時(shí)加熱的比功率一般采用0.5~4.0kw/平方厘米，移動(dòng)加熱的比功率一般采用大于1.5kw/平方厘米。較長的軸類零件、管狀的內(nèi)孔淬火零件、齒寬大的中模數(shù)齒輪、板條狀零件采用連續(xù)淬火；特大齒輪采用單齒連續(xù)淬火。

 

加熱參數(shù)：1）加熱溫度，由于感應(yīng)加熱速度快，為使組織轉(zhuǎn)變充分，淬火溫度比一般熱處理高30-50度；2）加熱時(shí)間：根據(jù)零件的技術(shù)要求、材料、形狀、尺寸電流頻率、比功率等多種因素而定。

 

淬火冷卻方法及淬火介質(zhì)：淬火加熱的淬火冷卻方式通常采用噴射冷卻和侵入冷卻。