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，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。

 

61、貝氏體等溫淬火

鋼材或鋼件加熱奧氏體化，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。有時(shí)也稱等溫淬火。該工藝可用于要求變形小，韌性高的合金鋼工件。

 

62、已知GCr15鋼精密軸承的加工工藝路線為：下料、鍛造、超細(xì)化處理、機(jī)加工、淬火、冷處理、回火、穩(wěn)定化處理。簡述其中超細(xì)化處理，淬火，冷處理，回火和穩(wěn)定化處理等主要熱處理工藝參數(shù)（加熱溫度和冷卻方法）和采用該工藝的目的。

預(yù)備熱處理：1050℃×20~30min，高溫固溶后再320~340℃×2h等溫再升溫至735~740℃×3h爐冷至600℃出爐空冷，有利于提高淬火后獲得細(xì)小針狀的馬氏體組織，并可提高沖擊韌度，耐磨性和疲勞強(qiáng)度。

 

淬火：835~850℃×45~60min在保護(hù)氣氛下加熱，在150~170℃的10號機(jī)油中冷卻5~10min后，再在30~60℃油中冷卻。

 

冷處理：清洗后在-40~-70℃×1~1.5h深冷處理。

 

回火：160~200℃×3~4h回火。

 

穩(wěn)定化處理：粗磨后進(jìn)行140~180℃×4~12h，精磨后120~160℃×6~24h。

 

63、何謂實(shí)際晶粒度？從熱處理生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，宜選用什么晶粒鋼？

實(shí)際晶粒度：指在某一實(shí)際熱處理加熱條件下，所得到的晶粒大小。

從熱處理生產(chǎn)角度看，為了獲得細(xì)小的奧氏體晶粒，宜選用本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。這樣，其晶粒長大傾向小，淬火溫度范圍寬，生產(chǎn)上容易掌握。

 

64、碳氮共滲時(shí)出現(xiàn)的黑色組織是什么？如何避免？

黑色組織是指碳氮共滲表層中出現(xiàn)的黑點(diǎn)，黑帶和黑網(wǎng)。

 

為了防止黑色住址的出現(xiàn)，滲層中氮含量不宜過高，一般超過Wn0.5%就易出現(xiàn)點(diǎn)狀黑色組織，滲層中氮含量也不宜過低，否則易形成拖氏體網(wǎng)。因此氨的加入量要適中，氨氣量過高，爐氣露點(diǎn)降低，均會促使黑色組織的出現(xiàn)。

 

為了抑制拖氏體網(wǎng)的出現(xiàn)，也可以適當(dāng)提高淬火加熱溫度火采用冷卻能力較強(qiáng)的冷卻介質(zhì)。黑色組織深度小雨0.02mm時(shí)也可采用噴丸強(qiáng)化補(bǔ)救。

 

65、珠光體有哪幾類？他們的形態(tài)和性能特點(diǎn)是什么？

珠光體的組織形態(tài)可以分為兩類：片狀珠光體和粒狀珠光體。

 

（1）片狀珠光體

是由相互交替排列的滲碳體和鐵素體所組成

①片狀珠光體的形成：首先在奧氏體的晶界上析出滲碳體的晶核，并呈片狀向境內(nèi)長大，在其兩側(cè)出現(xiàn)了貧碳的奧氏體，促使鐵素體在奧氏體上于滲碳體的界面上形核長大，生成層片狀鐵素體，并使其附近的奧氏體富碳，又促使?jié)B碳體沿奧氏體—鐵素體界面形核長大。如此反復(fù)交替，最終形成片狀珠光體，當(dāng)珠光體的上述方式向橫向發(fā)展的同時(shí)，片狀鐵素體前沿的奧氏體中的碳向滲碳體的前沿?cái)U(kuò)散，促使轉(zhuǎn)廣體也沿著縱向長大，其結(jié)果形成珠光體領(lǐng)域。在一個(gè)奧氏體晶粒內(nèi)，可形成若干個(gè)珠光體領(lǐng)域。

 

②珠光體的片間距：珠光體的片間距是指珠光體中相鄰兩片滲碳體間的平均距離，其大小主要取決于轉(zhuǎn)變溫度（過冷度）。轉(zhuǎn)變溫度越低，片層間距就越小，珠光體組織越細(xì)，滲碳體的彌散度也就越大。

 

（2）粒狀珠光體

粒狀珠光體的形成也是一個(gè)滲碳體和鐵素體交替析出的過程，其中，滲碳體的析出是以奧氏體晶粒內(nèi)的未溶碳化物火富碳區(qū)的非自發(fā)晶核，由于各項(xiàng)成長近似一致，最終成為在鐵素體基體上均勻分布著粒狀（球狀）滲碳體的粒狀珠光體，一般認(rèn)為奧氏體化溫度較低有利于形成粒狀珠光體。

 

（3）珠光體的力學(xué)性能

片狀珠光體的強(qiáng)度和硬度，隨片層間距的減小而提高；粒狀珠光體其強(qiáng)度硬度較低，塑性，韌性較好。

 

66、為了使鋼在加熱過程中獲得細(xì)小的奧氏體晶粒度可采取哪些措施？

1）加熱溫度和保溫時(shí)間：溫度越高、保溫時(shí)間越長，奧氏體晶粒長得越快、晶粒越粗大。奧氏體晶粒長大速度是隨著溫度的升高而呈指數(shù)關(guān)系增加；而在高溫下，保溫時(shí)間對晶粒長大的影響教低溫要大。

 

2）加熱速度：加熱速度越大、過熱度越大，奧氏體實(shí)際形成溫度就越高，由于形核率與長大速度的比值增大。因而，可以獲得小的初始晶粒。這也說明，快速加熱能獲得細(xì)小的奧氏體晶粒。

 

3）鋼的化學(xué)成分：隨著鋼種碳含量的增加，但又不足以形成未溶碳化物時(shí)，奧氏體晶粒容易長大而粗化。由此，共析碳鋼較過共析碳鋼對過熱更為敏感。

 

4）鋼的原始組織：通常原始組織越細(xì)或原始組織為非平衡組織時(shí)，碳化物分解度越大，所得的奧氏體起始晶粒就越細(xì)小，但鋼的晶粒長大傾向增加，過熱敏感度增大。為此，原始組織極細(xì)的鋼，不宜用過高的加熱溫度和過長的保溫時(shí)間。

 

67、第一、二類回火脆性是怎樣產(chǎn)生的？產(chǎn)生回火脆性后怎樣消除？

第一類回火脆性（回火馬氏體脆性）：碳鋼在200~400°C溫度范圍內(nèi)回火，會出現(xiàn)室溫沖擊韌度下降現(xiàn)象，造成脆性此即第一類回火脆性或稱回火馬氏體脆性。對于合金鋼這類脆性發(fā)生的溫度范圍稍高，約在250~450度之間。

 

如果零件回火后產(chǎn)生第一類回火脆性則需重新加熱淬火方可消除。

 

第二類回火脆性（馬氏體高溫回火脆性或可逆回火脆性）：某些合金鋼在450~650度溫度范圍內(nèi)回火后緩慢冷卻通過上述溫度范圍時(shí)，會出現(xiàn)沖擊韌度降低的現(xiàn)象。這類已造成的脆性鋼如果再次重新加熱到預(yù)訂的回火溫度（稍高于造成脆化的溫度范圍）然后快速冷至室溫，脆性就會消失。為此，又稱可逆回火脆性。

 

68、何謂鋼的淬透性？

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。鋼的淬透性大小取決于鋼的臨界冷卻速度。C曲線位置越右，則臨界冷卻速度越小，淬透性就越大。

 

69、影響淬透性的因素有哪些？

1）含碳量的影響：隨著奧氏體含碳量增加，穩(wěn)定性增加，使C曲線右移。

2）合金元素的影響：合金元素（除Co以外）都能提高鋼的淬透性。 

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、碳化物溶解越完全、奧氏體晶粒越粗大，境界總面積減少、形核減少，因而使C曲線右移推遲珠光體轉(zhuǎn)變?？傊?，加熱速度越快，保溫時(shí)間越短，奧氏體晶粒越小，成分越不均勻，未溶第二相越多，則等溫轉(zhuǎn)變速度越快，使C曲線左移。

 

70、在熱處理時(shí)要控制奧氏體晶粒長大，試分析影響奧氏體晶粒長大因素及控制奧氏體晶粒長大的措施。

1）加熱溫度和保溫時(shí)間：加熱溫度越高保溫時(shí)間越長，奧氏體晶粒越粗大，加熱溫度是主要的。

 

2）加熱速度：加熱速度越快，過熱度越大，使形核率和長大速度的比值增大可細(xì)化晶粒，奧氏體實(shí)際晶粒度越高。

 

3）鋼的化學(xué)成分：

①碳素鋼—共析鋼較過共析鋼易于過熱；

②合金鋼—鋼中加入如Ti、V、Vr、Nb、W、Mo、Cr等碳、氮化物形成元素，強(qiáng)烈阻礙奧氏體晶界的遷移，使晶粒細(xì)化。用Al脫氧的鋼晶粒細(xì)小，用Si脫氧的鋼晶粒較粗。

 

4）原始組織：原始組織越細(xì)或?yàn)榉瞧胶饨M織時(shí)，鋼的晶粒度長大傾向增大，晶粒易于粗化。

 

71、鑄鐵通常分為幾大類？分別指出這些鑄鐵中碳的存在形式以及它們對鑄鐵性能的影響？

1）灰鑄鐵：具有高的抗壓強(qiáng)度、優(yōu)良的耐磨性和消振性，低的缺口敏感。

 

2）球墨鑄鐵：既有灰鑄鐵有點(diǎn)，又具有中碳鋼的抗拉強(qiáng)度、彎曲疲勞強(qiáng)度及良好的塑形與韌性。

 

3）可鍛鑄鐵：石墨呈團(tuán)絮狀，對基體的切割作用小，故強(qiáng)度、塑性及韌性均比灰鑄鐵高，尤其是珠光體可鍛鑄鐵可與鑄鋼媲美，但不能鍛造。

 

4）蠕墨鑄鐵：蠕墨鑄鐵其抗拉強(qiáng)度、塑性、疲勞強(qiáng)度等均優(yōu)于灰鑄鐵，而接近鐵素體基體的球鐵合金鑄鐵。此外，它的熱導(dǎo)性、鑄造性、可切削加工性均優(yōu)于球鐵，與灰鑄鐵相近。

 

72、舉例并簡要說明提高模具壽命可采用哪些有效的熱處理工藝方法，請舉例說明五種以上。

1）5CrMnMo鋼熱鍛模復(fù)合滲處理工藝：利用C、N共滲在850-900℃高溫淬火，再經(jīng)高溫500℃回火后，在保持鋼的耐熱性、耐磨性及一定硬度前提下，再進(jìn)行540℃×4h氣體氮碳共滲。

 

2）5CrNiMo鋼熱鍛模強(qiáng)韌化和表面復(fù)合滲工藝：950℃淬油，預(yù)淬至180-260℃后280℃等溫，450℃回火。

 

3）45Cr2NiMoVSi鋼錘鍛模強(qiáng)韌化熱處理工藝：模具500℃入爐，650℃×2.5h，850℃×2h預(yù)熱，970℃×5.5h加熱，預(yù)冷至780℃油冷至200℃出油空冷；290℃×4h預(yù)熱，635℃×10h回火；640℃×8h第二次回火。

 

4）5Cr2NiMoVSi鋼壓力機(jī)模塊和錘鍛模鑲塊的強(qiáng)韌化熱處理工藝：加熱1150-1200℃，始鍛1150℃，終鍛850℃，鍛后堆冷。

 

5）3Cr2W8V鋼壓鑄模氣體氮碳共滲處理：經(jīng)氣體氮碳共滲處理，580℃×4.5h，50%甲醇加50%氨，油冷。

 

73、已知GCr15鋼精密軸承的加工工藝路線為：下料—鍛造—超細(xì)化處理—機(jī)加工—淬火—冷處理—穩(wěn)定化處理。簡述其中超細(xì)化處理，淬火，冷處理，回火和穩(wěn)定化處理等主要熱處理工藝參數(shù)（加熱溫度和冷卻方法）和采用該工藝的目的。 

1）超細(xì)化熱處理工藝：1050℃×20～30min高溫加熱，250～350℃×2h鹽槽等溫，690～720℃×3h隨爐冷至500℃出爐空冷。

 

2）淬火：835～850℃×45～60min在保護(hù)氣氛下加熱，150～170℃的油中冷卻5～10min，再在30—60℃油中冷卻。

 

3）冷處理：清洗后在-40—-70℃×1～1.5h深冷處理。

 

4）穩(wěn)定化熱處理：粗磨后進(jìn)行140～180℃×4～12h；精磨后120～160℃×6～24h。

 

74、為什么加工機(jī)床齒輪的材料通常選用45鋼等，而汽車齒輪的材料為20CrMnTi等。請分別制定其加工工藝路線及采用熱處理工藝的目的。

（1）機(jī)床齒輪工作平穩(wěn)無強(qiáng)烈沖擊，負(fù)荷不大，轉(zhuǎn)速中等，對齒輪心部強(qiáng)度和韌性的要求不高，一般選用40或45鋼制造。汽車、拖拉機(jī)齒輪的工作條件比機(jī)床齒輪惡劣，受力較大，超載與啟動(dòng)、制動(dòng)和變速時(shí)受沖擊頻繁，對耐磨性、彎曲疲勞強(qiáng)度、接觸疲勞強(qiáng)度、心部強(qiáng)度和韌性等性能的要求均比較高，用中碳鋼或中碳低合金經(jīng)高頻感應(yīng)加熱表面淬火已不能保證使用性能。

 

（2）機(jī)床齒輪加工工藝路線：下料—鍛造—正火—調(diào)質(zhì)—半精加工—高頻感應(yīng)加熱表面淬火+低溫回火—精磨—成品。正火可使組織均勻化，消除鍛造應(yīng)力，調(diào)整硬度改善切削加工性。調(diào)質(zhì)處理可使齒輪具有較高的綜合力學(xué)性能，提高齒心強(qiáng)度和韌性使齒輪能承受較大彎曲應(yīng)力和沖擊載荷，并減小淬火變形；高頻感應(yīng)加熱表面淬火可提高齒輪表面硬度和耐磨性，提高齒面接觸疲勞；低溫回火是在不降低表面硬度的情況下消除淬火應(yīng)力。防止產(chǎn)生磨削裂紋和提高齒輪抗沖擊能力。

 

（3）汽車齒輪的加工工藝路線：下料—鍛造—正火—機(jī)加工—滲碳、淬火+低溫回火—噴丸—磨加工—成品。正火處理可使組織均勻，調(diào)整硬度改善切削加工性；滲碳是提高齒面碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（0.8%-1.05%）；淬火可提高齒面硬度并獲得一定淬硬層深度（2.8-1.3mm），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；噴丸處理可以提高齒面硬度約1—3HRC，增加表面殘余壓應(yīng)力，從而提高接觸疲勞強(qiáng)度。

 

75、回火脆性的類型及解決辦法。

回火脆性：淬火鋼在回火時(shí)，隨著回火溫度的升高，在某一回火溫度范圍內(nèi)使鋼的沖擊韌性明顯下降，脆性明顯增大的現(xiàn)象。分第一類和第二類。

 

第一類：淬火鋼在250~400℃回火出現(xiàn)的不可逆回火脆；第二類：450~650℃可逆。

 

辦法：第一類產(chǎn)生不可消除，可以加入si，使脆性轉(zhuǎn)變溫度升高到300以上，然后在250回火；第二類：在脆性溫度短時(shí)間回火，快冷不產(chǎn)生，慢冷產(chǎn)生。重新加熱在脆性溫度短時(shí)間回火，快冷可消除。

 

76、冷作模具鋼的微細(xì)化熱處理目的？Cr12MoV鋼的循環(huán)超細(xì)化處理工藝？

目的：微細(xì)化熱處理包括鋼種基體組織的細(xì)化和碳化物的細(xì)化。組織細(xì)化可提高鋼的強(qiáng)韌性，碳化物細(xì)化有利于增強(qiáng)強(qiáng)韌性和耐磨性。

 

工藝：1150℃加熱淬火+650℃回火+1000℃加熱油淬+650℃回火+1030℃加熱油淬170℃等溫30min空冷+170℃回火。

 

77、淬火態(tài)鋼中常見馬氏體有幾種？亞結(jié)構(gòu)？性能特點(diǎn)？形成條件？

板條和片狀。板條亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)，性能：強(qiáng)度、硬度高，塑性、韌性好；形成條件低碳鋼、200℃以上溫度.片狀中高碳200℃以下，亞結(jié)構(gòu)為孿晶，性能：硬度高，脆性大。

 

78、鑄錠中的主要缺陷有哪些？

1）縮孔、縮松氣孔及夾雜物等

2）偏析：宏觀偏析（正常偏析、反偏析、比重偏析）；顯微偏析

 

79、制造鑄造鋁合金的固溶處理工藝應(yīng)遵循哪些原則？

1）淬火溫度：一般比最大溶解度溫度略低一些。

2）淬火加熱：為防止鑄件過熱與變形，最好采用350℃以下的低溫入爐，然后隨爐緩慢加熱到淬火溫度。

3）保溫時(shí)間：保溫時(shí)間較長，一般為3~20h。

4）冷卻方式：一般在熱水中冷卻。

 

80、試說明不同鋁合金強(qiáng)化的手段？對ZL104汽油機(jī)采用哪種熱處理提高強(qiáng)度？

形變鋁合金強(qiáng)化：冷變形強(qiáng)化（加工硬化）、熱處理強(qiáng)化（固溶+時(shí)效強(qiáng)化）、鑄造鋁合金強(qiáng)化：變質(zhì)處理（細(xì)化組織），固溶+時(shí)效。

 

ZL104鋁合金采用（535±5）℃×3h固溶處理，（175±5）℃×9h。該工藝是建立在砂型澆鑄的基礎(chǔ)上，時(shí)效時(shí)間較長。采用鈉變質(zhì)和金屬型低壓澆鑄，ZL104鋁合金175℃×5h時(shí)效時(shí)，在基體中形成GP區(qū)，強(qiáng)化作業(yè)顯著。

 

81、為控制金屬結(jié)晶時(shí)的晶粒大小，工業(yè)生產(chǎn)中通常采用什么方法來細(xì)化晶粒？

1）增加環(huán)境冷卻能力。

2）化學(xué)變質(zhì)法。

3）增加液體流動(dòng)。

 

82、為改善切削加工性能，15Cr，20Cr2Ni4，40Cr，5CrMnMo，GCr15，W18Cr4V鋼應(yīng)進(jìn)行何種熱處理？

15Cr：正火；

20Cr2Ni4：正火+回火；

40Cr：調(diào)質(zhì)；

5CrMnMo：退火；

GCr15：球化退火；

W18Cr4V：球化退火。

 

83、試分析比較在正常淬火條件下20、45、40Cr、T8、65等鋼的淬透性和淬硬性高低。

淬透性由高到低：40Cr、T8、65、45、20；

淬硬性由高到低：T8、65、45、40Cr、20。

 

84、能否用W18Cr4V鋼制造冷沖模，為什么？

可以用來做模具，但一般用在要求高強(qiáng)度高耐磨性少?zèng)_擊的模具中，但由于它的韌性較差，材質(zhì)特性脆，價(jià)格貴，所以不建議用作冷沖模。

 

85、45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后要求硬度為217HB～255HB，但熱處理后發(fā)現(xiàn)硬度偏高，問能否依靠減慢回火時(shí)的冷卻速度使其硬度降低？若熱處理后硬度偏低，能否靠降低回火時(shí)的溫度，使其硬度提高？說明其原因。

1）不可以，需要調(diào)整回火溫度；

2）不可以，需要重新淬火后降低回火溫度。

 

86、中型拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸要求具有較高的強(qiáng)度及較好的韌性，曲軸軸頸要求耐磨性好（50HRC~55 HRC）。（1）選擇材料并寫出鋼號；（2）制定加工制造的簡明工藝路線；（3）說明使用狀態(tài)下曲軸的組織和曲軸軸頸表面的組織。

合金滲碳鋼：20CrMnMo、20CrMnTi、20MnVB

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

心部組織：細(xì)片狀珠光體；表面組織：回火馬氏體

 

87、使用硝鹽浴爐時(shí)，需要注意哪些安全措施？

必須注意防爆等安全措施。在硝鹽浴爐中，任何局部溫度超過595℃時(shí)，都可能著火或爆炸，使用溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在550℃以下。硝鹽混合物是氧化型的，不應(yīng)與容易被氧化的材料混合。不應(yīng)使用微細(xì)的碳化材料作硝鹽的覆蓋物，也必須避免滲碳爐出料端所聚集的貪黑對硝鹽浴爐的污染。在處理鎂合金輕金屬時(shí)，鹽浴最高溫度有一定規(guī)定。

 

88、在制定熱處理工藝時(shí)以下幾種形狀的工件，如何計(jì)算加熱的有效厚度。

1）圓棒形狀：以直徑計(jì)算；

2）扁平工件：以厚度計(jì)算；

3）實(shí)心圓錐體：按大端的1/3高度處的直徑計(jì)算；

4）階梯軸或截面突變的工件：按較大直徑或較大截面計(jì)算。

 

89、制定鑄造鋁合金的固溶處理工藝應(yīng)遵循哪些原則？

（1）淬火溫度的選擇：淬火溫度一般比最大溶解度溫度略低一些，以免過燒或產(chǎn)生裂紋。

 

（2）淬火加熱方式：為了防止鑄件過熱與變形，通常在空氣循環(huán)爐內(nèi)進(jìn)行，為防止變形，最好采用350度以下低溫入爐，然后隨爐緩慢加熱到淬火溫度。

 

（3）保溫時(shí)間：鑄鋁合金晶粒粗大，過剩相的溶解困難，保溫時(shí)間要長。一般為3-20h，保溫時(shí)間與工件的厚度關(guān)系不大。

 

（4）冷卻方式：因鑄件形狀復(fù)雜，內(nèi)部缺陷較多，強(qiáng)度與塑性降低，冷速過快將會使鑄件產(chǎn)生嚴(yán)重變形，因此淬火后應(yīng)在熱水中冷卻。

 

90、什么是馬氏體相變塑性現(xiàn)象？何謂“TRIR”鋼及它的性能特點(diǎn)是什么？

金屬及合金在相變過程中，塑性增加，往往低于母相屈服極限的條件下，即發(fā)生了塑性變形，稱之為相變塑性。

 

利用馬氏體相變塑性設(shè)計(jì)出幾種Ma高于室溫而Ms低于室溫的鋼，他們在常溫下形變時(shí)，會誘發(fā)形成M，M轉(zhuǎn)變反過來又誘發(fā)塑性提高，這種鋼兼有很高的強(qiáng)度和塑形，故稱為相變誘發(fā)塑性（TRIR）鋼。