材热工程师试题2答

1材料热处理工程师资格考试题（二）答案一、选择题1（B），2（B），3（D），4（D），5（A），6（B），7（A），8（B），9（B），10（D），11（C），12（D），13（D），14（B），15（D），16（C），17（C），18（A），19（A），20（B）。二、简单题1．合金结构钢分为哪几类？并分别列举两种钢号。(p62)答：低合金结构钢，如：16Mn、15MnVN合金渗碳钢，如：20Cr、20CrMnTi合金调质钢，如：40Cr、8CrMoAl38crmoal40mnB合金弹簧钢，如：65Mn、50CrMnA滚动轴承钢，如：GCr15、GCr15SiMn2．磨损失效类型有几种？如何防止零件的各类磨损失效果？(p55)答：粘着磨损：合理选用摩擦副配对材料、采用表面处理、减小接触压应力、减小表面粗糙度。磨粒磨损：合理选用高硬度材料、采用表面处理。腐蚀磨损：采用表面处理（如渗碳、渗氮等）麻点磨损（即疲劳磨损）：提高材料硬度、提高材料的纯度、提高零件的心部强度、减少零件表面粗糙度、提高润滑油的粘度。3．钢中的氮元素对钢材性能有什么影响？(p26)答：有害：氮固溶于铁素体中产生“应变时效”，使冷变形低碳钢塑性和韧性降低，脆性增加，影响安全的可靠性有益：氮与钢中的Al、V、Ti、Nb等元素形成细小弥散的氮化物，能细化晶粒，提高钢的强度，并降低“应变时效”作用。4．可控气氛炉在运行过程中当向炉内供气（可控气氛）和紧急停电时的安全操作措施是什么？(p322)答：①由于750℃以下可燃气与空气以一定比例混合后遇到明火易发生爆炸，所以加热室炉温低于750℃时，可燃气电磁阀自动锁死，氮气电磁阀自2动打开，向炉内通入氮气；炉温高于750℃时，可燃气电磁阀才能打开，向炉内供气。②停电时可控气氛多用炉的操作程序：可燃气电磁阀自动关闭，氮气电磁阀自动打开，向炉内通入氮气。如果没有氮气时，必须气冷室门前设置一个点燃的火炬，开门时使炉内气氛立即点燃，防止与空气混合后发生爆炸。5．真空加热特点是什么？为减少合金元素蒸发可采取的有效措施是什么？(P324)答：优点：防止氧化作用、脱碳作用、脱脂作用。缺点：合金元素蒸发。在真空加热时，当炉内的压力比钢中的某些合金元素的蒸发压低时，这些元素会从工件表面逸出。采取措施：在保证工件真空热处理质量前提下尽可能选择较低的真空度；工件在真空加热时先抽至较高的真空度，随即充入高纯氩气和氮气，使炉压维持在较低的真空度下加热（200～26Pa)。6．固态变频器一般由哪几部分组成？简述其基本原理。(P332)答：固态变频器的主要结构：整流、逆变、负载匹配和控制部分组成。固态变频器基本原理：从电网输送来的380V/50Hz电力，通过整流元件将交流转换成直流电源，然后进入逆变部分将直流电源调制为所需要的频率的交流电源，以适应不同场合的需要，然后通过负载匹配将功率高效地输出。而所有过程由控制部分进行控制。7．简述渗氮件的金相检测项目。(P354)答：①渗氮前的原始组织的检测：回火索氏体中游离铁素体数量为5级，1～3级合格。渗氮件工作面的原始组织中不允许有脱碳层和粗大的回火索体。②渗氮层深度：硬度法—从试样表面测得硬度HV0.3比心部硬度高出50%处的垂直距离为渗氮层深度。金相法—从试样表面沿垂直方向测至与基体组织有明显分界处的距离为渗氮层深度。③渗氮层脆性：采用维氏度试验法缓慢加载，保持一定时间，按压痕边角3碎裂程度评级，1～3级合格。④渗氮层疏松：在显微镜下放大500倍检测，1～3级合格。8．分别简述光学显微镜、透射电镜和扫描电镜的成像原理？扫描电镜的特点是什么？(P383~394)答：成像原理光学显微镜：光学透镜—物镜和目镜以及光路系统获得显微组织放大图象的仪器。透射电镜：成像原理与光学显微镜基本相同，只是电子束代替可见光，用电磁透镜代替光学透镜。扫描电镜：利用扫瞄线圈使经过聚焦的电子束在试样表面扫瞄，引起二次电子等各种信号发射，经过接受放大，在显象管的荧光屏上形成二次电子图象。扫描电镜的特点：①放大倍数在20万倍范围内连续调节。②分辨率高。③景深大，成象立体感强。④可提供多种电子图象，从而获得样品表面的形貌衬度、原子序数等衬度及成分分别等信息。9．断口的宏观及微观形貌的哪些特征可推断为疲劳断裂？(P379)答：宏观形貌：断口不发生宏观变形，具有脆性断裂特征。断口组成：裂纹源区、裂纹扩展区、最终瞬断区。裂纹源区：鱼眼状断口。裂纹扩展区：以疲劳源为圆心的距离不等的平行弧组成。最终瞬断区：静载断裂断口的形貌。微观形貌：在电子显微镜中观察为条形花样。10．简述超声波探伤的原理和特点。(P406)答：脉冲反射法原理：在被测材料表面涂有油、甘油或水玻璃等耦合剂，使探头与其接触，在探头上加脉冲电压，则超声波脉冲由探头向被测材料上发射，并透过被测材料，根据在荧光屏上的波形判断缺陷的种类。4特点：对面状缺陷敏感，检测距离大，检测装置小型、轻便、费用低，检测量结果不直观。三、综合应用题1．试画出Fe-Fe3C相图的简单示意图，简要说明T12钢（过共析）的平衡凝固过程。（要求画出各温度区间的简单组织示意图即可）(P23~24)答：Fe-Fe3C相图的简单示意图同指导书第23页图1.4-11画图T12钢（过共析）的平衡凝固过程各温度区间的简单组织示意图同相图中“Ⅲ”垂直线上的组织转变示意图，即第24页图1.4-14。2．为什么机床齿轮一般选用45或40Cr等材料制造，而汽车齿轮一般选用20CrMnTi、20CrMnMo等材料制造，请给出两类材料的加工工艺路线，并指出采用不同热处理工艺的目的是什么？答：机床齿轮（材料45或40Cr）加工工艺路线：(P90)下材→锻造→正火→粗加工→调质→半精加工→高频感应加热表面淬火→低温回火→精磨→＠→成品汽车齿轮（材料20CrMnTi、20CrMnMo）加工工艺路线：下材→锻造→正火→机械加工→渗碳淬火+低温回火→喷丸→磨加工→成品。采用的热处理工艺首先应从满足使用性能为出发点，同时考虑降低加工成本和节能减排等因素。机床齿轮工作无强烈冲击，负荷不大，转度中等，对齿轮心部强度和韧性的要求不高，采用调质处理心部得到索氏组织，具有较好的综合力学性能，而齿表面高频感应加热表面淬火后得到中碳马氏体组织，有较高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度，已满足使用性能的需要。汽车齿轮工作条件比机床齿轮恶劣，受力大，冲击频繁，对耐磨性质、疲劳强度、心部强度和韧性的要求均比机床齿轮高，采用感应加热淬火等工艺均不能满足需要，而采用渗碳淬火，可获得高硬度的高碳马氏体（十少量残余奥氏体）组织，心部为强度和韧性良好的低碳马氏体组织，最后进行喷丸，可提高表面压应力。这样可以满足汽车齿轮的工作条件。53．简述减少工件淬火变形和防止开裂的主要措施。答：分析影响淬火畸变的因素概括为四个方面（1）合理的零件设计。如合理设计零件的形状；正确选材；合理制定要求的热处理技术（2）正确的锻造工艺和进行预先热处理（3）冷、热加工配合（如根据淬火变形规律调整淬火前的加工形状或尺寸）（4）合理的热处理工艺。①正确的加热规范。如正确的加热方法和加热速度、温度、保温时间，防止加热时自重引起的变形。②正确的冷却规范。如淬火前预冷；采用缓和的冷却介质；减缓在马氏体点以下的冷却速度；工件淬入冷却介质的方式；加压淬火等。4．简述热处理工艺设计及热处理设备选择的原则。(P347~348)答：热处理工艺设计原则：工艺具有先进性；工艺应可靠、合理、可行；工艺经济性；工艺的安全性和节能环保。热处理设备选择原则：满足热处理工艺的要求，保证工件热处理质量；有利于提高生产效率和降低生产成本；确保使用寿命和维护方便；节能减排和安全生产。5．简述计算机技术在热处理质量管理中的作用。(P351)答：①利用计算机的存储和控制功能，可将各类工件的最佳热处理工艺参数存入存储器。当输入热处理工件的参数后，计算机便能自动控制过程；使用计算机能对多台设备进行群控，确保热处理质量又能提高自动控制程序；利用计算机对热处理过程的自动控制和集中监督，消除由于人为因素引起的质量波动，稳定热处理质量。使用计算机可进行质量检测、质量挡案和质量信息管理等。②近年来被广大热处理工作者关注的计算机模拟技术将多学科的理论知识加以集成，对热处理生产条件下工件内的温度、浓度、组织和应力与应变的变化进行模拟，在虚拟现实的环境下获得对整个工6艺过程的规律性认识。在这基础上发展的热处理智能控制技术具有自动生成优化的热处理工艺、自动实现生产控制过程、自动处理各种因素的影响和在生产过程中自动补偿对热处理质量影响的偏差，如动态碳势控制和动态可控渗氮技术已在生产中应用和推广。另外计算机模拟技术对提高热处理设备的设计水平潜力巨大。工艺具有先进性、工艺要合理、可靠、可行、工艺经济性、工艺安全和节能环保。满足热处理工艺要求，保证工件热处理质量，能提高生产效率降低生产成本，确保设备的使用寿命和维护方便，节能减排和安全生产。