第45卷 常见热处理 专题训练卷《机械基础》浙江省（单独招生考试）机械类 考纲百套卷

编写说明：浙江省（单独招生考试）《机械类考纲百套卷》，依据《浙江省高校招生职业技能考试大纲》编写。本专辑涵盖机械制图、机械基础、零件测量技术模块，且每个课程均采用三阶递进式训练体系：基础层（具象化支架）拆分考点为微目标，紧扣考纲"掌握""理解"要求编写考点训练卷；巩固层（关联性支架）强化知识交叉与场景关联，按考纲专题编写专题训练卷；应用层（引导性支架）聚焦综合提升，结合知识模块与教材编写课程综合卷。 本试卷是第45卷专题训练卷，按《机械基础》中"常见热处理"专题范围和要求编写。具体内容为：1.理解常见热处理。2.理解钢的常见热处理工艺应用。 浙江省《机械类考纲百套卷》 第45卷 课程2：《机械基础》 常见热处理 专题训练卷 考试时间60分钟 满分100分 班级：_________ 姓名：_________ 学号：_________ 成绩：_________ 一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分） 1．钢的淬透性主要取决于其化学成分（合金元素含量）和奥氏体晶粒度，而淬硬性主要取决于（　　） A．淬火冷却介质的冷却速度 B．零件截面尺寸大小 C．钢的含碳量 D．淬火加热温度的高低 2．截面尺寸较大的40Cr钢轴要求心部也能淬透获得较好综合性能，淬火时应选用（　　） A．水淬 B．空冷 C．盐水溶液淬火 D．油淬 3．38CrMoAl钢制镗床主轴要求表面极高硬度（≥900HV）和耐磨性且变形极小，最适合的表面热处理是（　　） A．渗氮处理 B．渗碳淬火 C．高频感应淬火 D．镀硬铬 4．某些合金钢在250~400℃回火后出现冲击韧性显著下降的现象，称为（　　） A．高温回火脆性 B．第一类回火脆性 C．淬火软点 D．回火不足 5．感应加热表面淬火与火焰加热表面淬火相比，最突出的优点是（　　） A．加热速度快、效率高、易于实现自动化和精确控制 B．设备成本极低 C．不需要冷却介质 D．硬化层比渗碳更深 6．T10钢锻造后硬度偏高难以切削加工，应安排的热处理是（　　） A．完全退火 B．正火 C．淬火+高温回火 D．球化退火 7．细长轴类零件淬火时若入淬方式不当易产生弯曲变形，减少这类变形最有效的措施是（　　） A．提高淬火温度 B．加快冷却速度 C．采用垂直入淬和合理夹具固定 D．延长保温时间 8．碳氮共渗是在渗碳气氛中加入氨气同时渗入碳和氮两种元素，与单一渗碳相比其工艺特点是（　　） A．温度更高 B．完全不需要淬火 C．只适用于铸铁 D．温度较低，渗速较快，可直接淬火 9．等温淬火获得的下贝氏体组织与常规淬火+低温回火获得的回火马氏体相比，主要性能优势是（　　） A．硬度更高 B．在硬度相近条件下韧性更好且变形更小 C．完全不需要回火 D．成本更低 10．形状复杂、截面变化大的合金钢模具为减少淬火变形和开裂风险，最宜采用的淬火冷却方式是（　　） A．分级淬火或等温淬火 B．水淬 C．盐水淬火 D．油淬后直接空冷 11．淬火加热温度过高或保温时间过长导致奥氏体晶粒急剧长大，淬火后获得的粗大组织称为（　　） A．回火索氏体 B．过热组织 C．球状珠光体 D．下贝氏体 12．工件淬火加热保温时间需综合工件尺寸、装炉方式和加热系数等因素确定，其计算的直接依据是（　　） A．工件的有效厚度或直径 B．车间当日气温 C．冷却介质的颜色 D．淬火槽的大小 13．渗氮处理获得的渗氮层通常深度较浅但硬度很高，其典型深度范围是（　　） A．3~5mm B．0.01~0.05mm C．0.2~0.6mm D．大于10mm 14．盐浴炉加热与普通箱式电阻炉相比，在淬火加热中的主要优势是（　　） A．设备成本更低 B．不需要任何保护 C．可以处理超大工件 D．加热均匀、可防止氧化脱碳 15．齿轮轴要求齿面高频淬火后硬化层深度为1.5~2.5mm，应选用的感应加热电流频率是（　　） A．中频 B．高频 C．超音频 D．工频 二、填空题（本大题共10小题，每小题3分，共30分） 16．钢的淬透性是指钢在淬火时获得______组织的能力，通常用______试验来测定。 17．40Cr钢比45钢淬透性好的主要原因是______元素提高了过冷奥氏体的______，使C曲线右移。 18．气体渗氮的温度通常为______℃，主要适用于含______等合金元素的氮化钢（如38CrMoAl）。 19．为消除具有第二类回火脆性的合金钢（如Cr-Ni钢）在高温回火后的脆性，回火后应采用______冷却。 20．为防止精密量具（如块规）在使用中发生尺寸变化，淬火后应进行______处理（-70~-80℃）后再进行______回火。 21．某40Cr钢齿轮轴要求整体调质（220~250HB）、齿部表面淬火（≥50HRC），其完整工艺路线为：锻造→______→粗加工→调质→______→齿部高频淬火+低温回火→精磨。 22．等温淬火是将奥氏体化的钢件淬入温度稍高于______点的介质中长时间等温，获得______组织。 23．气体碳氮共渗的常用温度为______℃，介质为渗碳气体+______气。 24．T12钢（过共析工具钢）锻造后进行______退火，使碳化物呈______状分布，以降低硬度便于机械加工。 25．碳钢小件淬火时通常用水作冷却介质，其冷却能力主要依赖于三个冷却阶段中的______阶段，该阶段冷却速度最快。 三、简答题（本大题共2小题，每小题10分，共20分） 26．比较渗碳、渗氮和碳氮共渗三种化学热处理在工艺温度、渗层深度、表面硬度、变形量和适用材料五个方面的主要差异。 27．某厂生产一批45钢齿轮轴，技术要求：齿部表面硬度50~55HRC，整体硬度220~250HB。请确定该齿轮轴的热处理工艺流程，并解释选择各主要工序的理由。 四、综合应用题（本大题共1小题，共20分） 28．某热处理车间需处理三批不同零件：A批——T10钢手用丝锥（要求刃部硬度≥62HRC，热处理后不允许氧化脱碳）；B批——60Si2Mn汽车板簧（要求弹性极限高，硬度40~45HRC）；C批——45钢机床主轴（要求整体220~250HB，轴颈处≥50HRC）。请回答以下问题： （1）分别确定A、B、C三批零件的最终热处理工艺方案（含回火类型和温度范围），并说明各方案的主要目的。（8分） （2）A批丝锥为提高表面质量选择在盐浴炉中加热淬火。若改用普通箱式炉加热且无保护气氛，分析可能出现的问题及对丝锥使用性能的影响。（6分） （3）比较A（低温回火）、B（中温回火）、C（高温调质）三种方案在所得组织、硬度范围和典型应用方面的差异，说明为什么不同零件需要不同回火工艺。（6分） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 编写说明：浙江省（单独招生考试）《机械类考纲百套卷》，依据《浙江省高校招生职业技能考试大纲》编写。本专辑涵盖机械制图、机械基础、零件测量技术模块，且每个课程均采用三阶递进式训练体系：基础层（具象化支架）拆分考点为微目标，紧扣考纲"掌握""理解"要求编写考点训练卷；巩固层（关联性支架）强化知识交叉与场景关联，按考纲专题编写专题训练卷；应用层（引导性支架）聚焦综合提升，结合知识模块与教材编写课程综合卷。 本试卷是第45卷专题训练卷，按《机械基础》中"常见热处理"专题范围和要求编写。具体内容为：1.理解常见热处理。2.理解钢的常见热处理工艺应用。 浙江省《机械类考纲百套卷》 第45卷 课程2：《机械基础》 常见热处理 专题训练卷 考试时间60分钟 满分100分 班级：_________ 姓名：_________ 学号：_________ 成绩：_________ 一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分） 1．钢的淬透性主要取决于其化学成分（合金元素含量）和奥氏体晶粒度，而淬硬性主要取决于（　　） A．淬火冷却介质的冷却速度 B．零件截面尺寸大小 C．钢的含碳量 D．淬火加热温度的高低 【答案】C 【详解】淬透性=获得马氏体层深的能力（由合金元素/C曲线决定）；淬硬性=能达到的最高硬度（由含碳量决定）。 2．截面尺寸较大的40Cr钢轴要求心部也能淬透获得较好综合性能，淬火时应选用（　　） A．水淬 B．空冷 C．盐水溶液淬火 D．油淬 【答案】D 【详解】40Cr含Cr提高了淬透性，大截面零件也可用油淬（冷却较缓和）获得足够淬硬层深，减少变形开裂风险。 3．38CrMoAl钢制镗床主轴要求表面极高硬度（≥900HV）和耐磨性且变形极小，最适合的表面热处理是（　　） A．渗氮处理 B．渗碳淬火 C．高频感应淬火 D．镀硬铬 【答案】A 【详解】渗氮温度低（500~550℃）、变形极小、表面硬度极高（1000~1200HV），适合精密零件最终表面硬化。 4．某些合金钢在250~400℃回火后出现冲击韧性显著下降的现象，称为（　　） A．高温回火脆性 B．第一类回火脆性 C．淬火软点 D．回火不足 【答案】B 【详解】第一类回火脆性（250~400℃）不可逆，所有钢均有；第二类（450~650℃缓冷）可逆，含Cr/Ni/Mn钢明显。 5．感应加热表面淬火与火焰加热表面淬火相比，最突出的优点是（　　） A．加热速度快、效率高、易于实现自动化和精确控制 B．设备成本极低 C．不需要冷却介质 D．硬化层比渗碳更深 【答案】A 【详解】感应加热利用电磁感应原理，加热速度快（几秒至几十秒），可精确控制层深，适合大批量自动化生产。 6．T10钢锻造后硬度偏高难以切削加工，应安排的热处理是（　　） A．完全退火 B．正火 C．淬火+高温回火 D．球化退火 【答案】D 【详解】T10为过共析钢（≈1.0%C），球化退火使片状渗碳体→粒状，硬度显著降低（≤197HB），改善切削性。 7．细长轴类零件淬火时若入淬方式不当易产生弯曲变形，减少这类变形最有效的措施是（　　） A．提高淬火温度 B．加快冷却速度 C．采用垂直入淬和合理夹具固定 D．延长保温时间 【答案】C 【详解】细长件垂直入淬减小不对称冷却导致的变形；合理夹具限制变形方向。加热温度/冷却速度影响硬度而非变形方向。 8．碳氮共渗是在渗碳气氛中加入氨气同时渗入碳和氮两种元素，与单一渗碳相比其工艺特点是（　　） A．温度更高 B．完全不需要淬火 C．只适用于铸铁 D．温度较低，渗速较快，可直接淬火 【答案】D 【详解】碳氮共渗=渗碳+渗氮同时进行，温度介于渗碳(920℃)和渗氮(550℃)之间，渗层淬透性好可直淬。 9．等温淬火获得的下贝氏体组织与常规淬火+低温回火获得的回火马氏体相比，主要性能优势是（　　） A．硬度更高 B．在硬度相近条件下韧性更好且变形更小 C．完全不需要回火 D．成本更低 【答案】B 【详解】下贝氏体呈针状铁素体内分布细小碳化物，强韧匹配优于同硬度回火马氏体，且等温过程应力小变形小。 10．形状复杂、截面变化大的合金钢模具为减少淬火变形和开裂风险，最宜采用的淬火冷却方式是（　　） A．分级淬火或等温淬火 B．水淬 C．盐水淬火 D．油淬后直接空冷 【答案】A 【详解】分级淬火→Ms点附近短时停留后空冷，热应力和组织应力小；等温淬火→贝氏体区等温，变形最小。 11．淬火加热温度过高或保温时间过长导致奥氏体晶粒急剧长大，淬火后获得的粗大组织称为（　　） A．回火索氏体 B．过热组织 C．球状珠光体 D．下贝氏体 【答案】B 【详解】过热→奥氏体晶粒粗大→淬火得粗大马氏体，脆性大易开裂。可通过正火细化晶粒后重新淬火挽救。 12．工件淬火加热保温时间需综合工件尺寸、装炉方式和加热系数等因素确定，其计算的直接依据是（　　） A．工件的有效厚度或直径 B．车间当日气温 C．冷却介质的颜色 D．淬火槽的大小 【答案】A 【详解】加热保温时间τ=α×K×D（α加热系数min/mm，K装炉系数，D有效厚度mm），取决于工件有效截面尺寸。 13．渗氮处理获得的渗氮层通常深度较浅但硬度很高，其典型深度范围是（　　） A．3~5mm B．0.01~0.05mm C．0.2~0.6mm D．大于10mm 【答案】C 【详解】渗氮层深度约0.2~0.6mm，远浅于渗碳（0.5~2mm），但硬度可达1000~1200HV，远高于渗碳淬火层（700~800HV）。 14．盐浴炉加热与普通箱式电阻炉相比，在淬火加热中的主要优势是（　　） A．设备成本更低 B．不需要任何保护 C．可以处理超大工件 D．加热均匀、可防止氧化脱碳 【答案】D 【详解】盐浴炉工件浸入熔盐中加热，隔绝空气使氧化脱碳最小，加热均匀速度快，适合刃具、量具等表面质量要求高的零件。 15．齿轮轴要求齿面高频淬火后硬化层深度为1.5~2.5mm，应选用的感应加热电流频率是（　　） A．中频 B．高频 C．超音频 D．工频 【答案】A 【详解】频率越低透入深度越大：工频10~15mm、中频2~6mm、超音频1.5~3mm、高频0.5~2mm。1.5~2.5mm选中频。 二、填空题（本大题共10小题，每小题3分，共30分） 16．钢的淬透性是指钢在淬火时获得______组织的能力，通常用______试验来测定。 【答案】马氏体；端淬（或顶端淬火） 【详解】淬透性→获得马氏体的能力；端淬试验(Jominy)测淬透性曲线(HRC-距水冷端距离)，合金元素使曲线右移。 17．40Cr钢比45钢淬透性好的主要原因是______元素提高了过冷奥氏体的______，使C曲线右移。 【答案】Cr（铬）；稳定性 【详解】Cr等合金元素(除Co外)均增加过冷奥氏体稳定性→C曲线右移→临界冷却速度减小→淬透性提高。 18．气体渗氮的温度通常为______℃，主要适用于含______等合金元素的氮化钢（如38CrMoAl）。 【答案】500~550（或500~560）；Al、Cr、Mo 【详解】渗氮温度低→变形小→精密零件。Al/Cr/Mo与N形成高硬度氮化物。38CrMoAl典型氮化钢。 19．为消除具有第二类回火脆性的合金钢（如Cr-Ni钢）在高温回火后的脆性，回火后应采用______冷却。 【答案】快速（或水冷/油冷） 【详解】第二类回火脆性→450~650℃缓冷→P/Sn/Sb等在晶界偏聚→脆。回火后快冷（水冷/油冷）抑制偏聚→消除脆性。 20．为防止精密量具（如块规）在使用中发生尺寸变化，淬火后应进行______处理（-70~-80℃）后再进行______回火。 【答案】冷；低温 【详解】淬火后残余奥氏体→室温下缓慢转变→尺寸变化。冷处理促残奥→马氏体，再低温回火稳定尺寸。 21．某40Cr钢齿轮轴要求整体调质（220~250HB）、齿部表面淬火（≥50HRC），其完整工艺路线为：锻造→______→粗加工→调质→______→齿部高频淬火+低温回火→精磨。 【答案】正火；半精加工 【详解】锻后正火(细化)→粗加工→调质(220~250HB)→半精加工→齿部高频(≥50HRC)+低回→精磨。 22．等温淬火是将奥氏体化的钢件淬入温度稍高于______点的介质中长时间等温，获得______组织。 【答案】Ms；下贝氏体 【详解】等温淬火→贝氏体转变区(稍高于Ms,约250~400℃)等温→下贝氏体(针状铁素体+细碳化物)，强韧匹配好。 23．气体碳氮共渗的常用温度为______℃，介质为渗碳气体+______气。 【答案】820~860（或830~860）；氨（NH₃） 【详解】碳氮共渗=渗碳气氛+NH₃，温度低于渗碳高于渗氮。C和N同时渗入，渗层淬透性优于纯渗碳，可直淬。 24．T12钢（过共析工具钢）锻造后进行______退火，使碳化物呈______状分布，以降低硬度便于机械加工。 【答案】球化；粒状（或球状） 【详解】过共析钢球化退火→片状渗碳体→粒状→硬度显著降低→改善切削加工性，为淬火做组织准备。 25．碳钢小件淬火时通常用水作冷却介质，其冷却能力主要依赖于三个冷却阶段中的______阶段，该阶段冷却速度最快。 【答案】汽膜破裂（或沸腾/核沸腾） 【详解】淬火冷却三阶段：膜态沸腾(汽膜绝热,冷速慢)→核态沸腾(汽膜破裂,冷速最快)→对流阶段。工件在此阶段大量散热。 三、简答题（本大题共2小题，每小题10分，共20分） 26．比较渗碳、渗氮和碳氮共渗三种化学热处理在工艺温度、渗层深度、表面硬度、变形量和适用材料五个方面的主要差异。 【答案】（1）渗碳：920~930℃/层深0.5~2mm/硬度58~62HRC/变形较大/低碳钢、低碳合金钢。（2）渗氮：500~550℃/层深0.2~0.6mm/硬度1000~1200HV/变形极小/含Al、Cr、Mo氮化钢(38CrMoAl)。（3）碳氮共渗：820~860℃/层深0.2~0.8mm/硬度58~63HRC/变形较小/低碳钢、低碳合金钢。共渗温度低于渗碳高于渗氮，兼具C的层深和N的硬度优点。 27．某厂生产一批45钢齿轮轴，技术要求：齿部表面硬度50~55HRC，整体硬度220~250HB。请确定该齿轮轴的热处理工艺流程，并解释选择各主要工序的理由。 【答案】流程：锻造→正火→粗加工→调质（淬火+高温回火）→半精加工→齿部高频感应淬火+低温回火→精磨。理由：①正火→细化锻后晶粒，均匀组织，改善切削性；②调质→回火索氏体，220~250HB，整体获得良好综合力学性能；③齿部高频淬火→仅加热表面层，淬火后齿面≥50HRC耐磨，心部保持调质韧性；④低温回火→消除高频淬火应力，保持齿面高硬度。 四、综合应用题（本大题共1小题，共20分） 28．某热处理车间需处理三批不同零件：A批——T10钢手用丝锥（要求刃部硬度≥62HRC，热处理后不允许氧化脱碳）；B批——60Si2Mn汽车板簧（要求弹性极限高，硬度40~45HRC）；C批——45钢机床主轴（要求整体220~250HB，轴颈处≥50HRC）。请回答以下问题： （1）分别确定A、B、C三批零件的最终热处理工艺方案（含回火类型和温度范围），并说明各方案的主要目的。（8分） （2）A批丝锥为提高表面质量选择在盐浴炉中加热淬火。若改用普通箱式炉加热且无保护气氛，分析可能出现的问题及对丝锥使用性能的影响。（6分） （3）比较A（低温回火）、B（中温回火）、C（高温调质）三种方案在所得组织、硬度范围和典型应用方面的差异，说明为什么不同零件需要不同回火工艺。（6分） 【答案】（1）A：盐浴淬火+低温回火（150~200℃）→高碳回火马氏体+粒状碳化物，≥62HRC高硬耐磨。B：淬火+中温回火（350~500℃）→回火屈氏体，40~45HRC，弹性极限高。C：调质（淬火+高温回火500~650℃）+轴颈高频淬火+低温回火→整体回火索氏体220~250HB+轴颈≥50HRC。（2）普通箱式炉无保护加热→表面脱碳、氧化→刃部硬度不足、粗糙度劣化→切削性能严重下降。氧化皮妨碍冷却均匀性→局部软点。丝锥精度高，氧化脱碳导致报废。（3）低温回火→回火马氏体+碳化物，≥58HRC，刃具量具；中温回火→回火屈氏体，35~50HRC，弹簧；高温回火→回火索氏体，200~350HB，轴/齿轮等综合受力件。原因：零件服役条件不同→性能要求不同→回火温度选择不同：刃具要硬度（低回），弹簧要弹性极限（中回），轴要强韧配合（高回）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $