山东省（春季高考）机械制造类 《金属加工基础》项目三任务三 45分钟专题训练卷

山东省（春季高考）机械制造类《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，共220份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机械制造类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机械制造类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《机械基础》《钳工加工技术》《极限配合与技术测量》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机械制造类 《金属加工基础》 项目三：钢的热处理 任务三：回火与时效处理 时间：45分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 钢件淬火后进行回火处理的主要目的是（ ） A. 提高表层硬度并增强耐磨性 B. 降低淬火脆性并稳定组织 C. 细化铸态晶粒并改善切削性 D. 增加表层碳量并提高硬度 2. 淬火钢进行回火处理的主要目的是（ ） A. 降低淬火钢的脆性 B. 提高钢材的淬透性 C. 消除铸件的偏析 D. 改善材料的切削性 3. 钢件进行回火时，加热温度应控制在（ ） A. 低于临界温度 Ac1 B. 高于临界温度 Ac3 C. 介于 Ac1 与 Ac3 之间 D. 高于临界温度 Acm 4. 淬火后的钢件进行回火时，通常应（ ） A. 加热至Ac3以上后空冷 B. 加热至Ac1以下后冷却 C. 加热至Ac1以上后水冷 D. 加热至Ac3以下后油冷 5. 要求工件具有较高硬度、耐磨性和一定韧性时，淬火后宜采用（ ） A. 低温回火处理 B. 中温回火处理 C. 高温回火处理 D. 完全退火处理 6. 精密量具淬火后常进行人工时效，主要是为了（ ） A. 提高表层耐磨性能 B. 获得高硬度马氏体 C. 稳定尺寸减小变形 D. 形成高碳表面硬层 7. 人工时效处理通常是将工件（ ） A. 加热至高温后缓慢冷却 B. 加热至高温后快速冷却 C. 置于室温下长期存放 D. 加热至规定温度后保温 8. 淬硬后的碳钢刀具进行低温回火，主要目的是（ ） A. 提高心部塑性并改善切削性能 B. 减小淬火应力并保持较高硬度 C. 促使表层元素向工件内部扩散 D. 使组织完全转变为平衡奥氏体 9. 某精密铸件加工后放置在室温环境中一段时间，以减小尺寸变化，这种处理称为（ ） A. 完全退火处理 B. 自然时效处理 C. 高温回火处理 D. 表面淬火处理 10. 淬火钢进行高温回火后，通常可获得的主要性能是（ ） A. 使淬火钢获得最高表面硬度 B. 使材料表层渗入合金元素 C. 使淬火钢获得良好综合性能 D. 使材料完全消除内部应力 11. 精密铸件在粗加工后安排时效处理，其主要作用是（ ） A. 降低残余应力并稳定尺寸 B. 提高表层硬度并增强耐磨性 C. 增加碳含量并形成硬化层 D. 细化晶粒并改善切削性 12. 淬火后的碳钢工件通常应及时进行回火，其主要原因是（ ） A. 促进表层元素向心部扩散 B. 使组织恢复为平衡奥氏体 C. 提高塑性并消除全部应力 D. 降低脆性并减小淬火应力 13. 弹簧钢零件经淬火后采用中温回火，主要是为了获得（ ） A. 较高硬度和较强耐磨性 B. 较高弹性和较好韧性 C. 良好切削性和低硬度 D. 稳定尺寸和低残余应力 14. 固溶处理后的铝合金进行人工时效，通常采用的工艺方法是（ ） A. 快速冷却获得马氏体组织 B. 室温放置消除加工应力 C. 规定温度保温促使强化相析出 D. 渗碳介质保温提高表层碳量 15. 45钢轴类零件为获得较好的强度、塑性和韧性，常采用的热处理工艺是（ ） A. 退火后进行自然时效 B. 正火后进行低温回火 C. 淬火后进行低温回火 D. 淬火后进行高温回火 16. 对45钢进行调质处理时，淬火后的回火通常属于（ ） A. 低温回火 B. 中温回火 C. 不完全退火 D. 高温回火 17. 某模具经淬火后硬度较高，但装配试验中发现刃口容易崩裂。为在基本保持硬度的条件下提高韧性，宜采用（ ） A. 进行完全退火以降低硬度 B. 进行低温回火以降低脆性 C. 进行高温回火以提高塑性 D. 进行正火处理以细化晶粒 18. 某调质钢轴回火后硬度高于图样规定，且保温时间保持不变，优先采取的调整措施是（ ） A. 适当提高回火温度 B. 适当降低回火温度 C. 适当加快淬火冷却 D. 适当缩短转移时间 19. 粗加工后的铸铁机床床身安排自然时效，主要是为了（ ） A. 提高导轨表面淬硬层深度 B. 改变铸铁基体化学成分 C. 获得均匀细小奥氏体组织 D. 释放内应力并减小变形 20. 某45钢齿轮要求齿面硬度高、心部韧性好，采用高频淬火后未回火，发现同批齿轮齿面易出现微裂纹。对后续工件最合理的工艺调整是（ ） A. 改为完全退火降低硬度 B. 补做低温回火消除应力 C. 改做渗碳处理增加碳量 D. 延长高频加热提高温度 二、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 21. 简述钢淬火后进行回火处理的主要目的。 22. 简述时效处理的概念，并说明自然时效和人工时效的主要区别。 23. 某高碳钢冲裁模淬火后硬度很高，但使用时容易崩刃。应采用何种回火方法？说明该处理的作用。 24. 某汽车变速器齿轮要求齿面耐磨、心部具有较高韧性，并在加工后保持较好的尺寸稳定性。说明其热处理工艺安排及各处理的主要作用。 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 25. 某淬火钢零件采用低温回火。在该车间规定的保温时间内，回火后硬度与回火温度的关系为：H=62-0.04（T-180）。式中，H的单位为HRC，T的单位为℃。 （1）若要求回火后硬度为58.8HRC，计算应采用的回火温度。 （2）若实际回火温度为240℃，计算回火后的硬度。 （3）图样规定硬度为58.8±0.5HRC，判断实际回火温度为240℃时是否合格，并说明温度应如何调整。 26. 某铝合金精密夹具经固溶处理和淬火后，需要进行人工时效。工艺规定：工件从 20 ℃升温至 170 ℃，炉温平均升温速度为 25 ℃/h；在 170 ℃保温 8 h；保温结束后随炉冷却至 70 ℃出炉，平均冷却速度为 20 ℃/h。（1）计算升温阶段所需时间。（2）计算冷却至出炉温度所需时间。（3）计算完成一个批次人工时效处理的总时间，并说明该处理的主要目的。 四、综合应用题（本大题共4小题，共30分） 27.（5分）某机械厂加工一批40Cr传动轴，单根质量为25 kg。为获得较好的综合力学性能，工艺卡规定先加热至850℃保温后淬火，再进行高温回火。已知钢材的平均比热容为0.46 kJ/（kg·℃），装炉温度为20℃，加热炉热效率为70%，不计相变热。（1）计算加热1根传动轴至850℃所需的理论热量和实际消耗的电能。（2）判断该传动轴应采用何种热处理工艺，并说明其回火温度范围。（3）说明该工艺能够满足传动轴使用要求的主要原因。 28.（5分）某机械制造企业生产40Cr传动轴，工艺要求为淬火后在520℃进行高温回火，传动轴有效厚度为36 mm。现将10根传动轴装入回火炉，每根质量为6 kg，装炉温度为20℃，钢材在该温度范围内的平均比热容取0.50 kJ/(kg·℃)。回火炉额定功率为15 kW，热效率为80%。企业规定回火保温时间按每1 mm有效厚度不少于1.5 min确定，现场计划保温60 min。另有一批铝合金精密夹具在粗加工后出现尺寸不稳定现象，需采用时效处理。（1）计算10根传动轴由20℃加热到520℃所需的理论热量，并计算回火炉完成该升温过程的理论加热时间。（2）判断现场计划的60 min保温时间是否满足工艺要求，并说明理由。（3）针对铝合金精密夹具尺寸不稳定的问题，说明宜采用何种时效处理方法，并简述其作用。 29.（10分）某机械制造企业对40Cr传动轴进行淬火和高温回火处理。为控制不同回火温度和保温时间的综合作用，车间采用回火参数P进行工艺评价：P=（T+273）×（20+lg t）÷1000。式中，T为回火温度，单位为℃；t为保温时间，单位为h。工艺文件规定该轴的回火参数应控制在15.90至16.10之间。已知lg 1.5约为0.176，lg 2约为0.301。 （1）若实际回火温度为520℃，保温时间为1.5h，计算回火参数P。 （2）判断该工艺参数是否符合规定。 （3）若保温时间固定为2h，计算满足工艺文件要求的回火温度范围，并说明高温回火对该传动轴性能的主要作用。 30.（10分）某精密制造企业生产铝合金测量夹具。夹具经固溶处理和淬火后，需要进行人工时效，以提高尺寸稳定性和使用强度。某批夹具总质量为80 kg，初始温度为25℃，人工时效温度为180℃。铝合金平均比热容为0.90 kJ/（kg·℃），时效炉热效率为75%，不计工装和炉体吸热。（1）计算该批夹具由25℃加热至180℃所需的理论热量和实际消耗的电能。（2）判断该工艺属于自然时效还是人工时效，并说明判断依据。（3）若操作人员误将时效温度提高至210℃并长时间保温，分析可能产生的质量问题，并提出改进措施。 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 $ 山东省（春季高考）机械制造类《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，共220份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机械制造类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机械制造类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《机械基础》《钳工加工技术》《极限配合与技术测量》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机械制造类 《金属加工基础》 项目三：钢的热处理 任务三：回火与时效处理 时间：45分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 钢件淬火后进行回火处理的主要目的是（ ） A. 提高表层硬度并增强耐磨性 B. 降低淬火脆性并稳定组织 C. 细化铸态晶粒并改善切削性 D. 增加表层碳量并提高硬度 【答案】B 【解析】淬火后钢件内应力较大、脆性较高，回火可降低内应力和脆性，获得所需性能。 2. 淬火钢进行回火处理的主要目的是（ ） A. 降低淬火钢的脆性 B. 提高钢材的淬透性 C. 消除铸件的偏析 D. 改善材料的切削性 【答案】A 【解析】淬火后钢的内应力较大、脆性较高，回火可降低脆性并稳定组织和尺寸。 3. 钢件进行回火时，加热温度应控制在（ ） A. 低于临界温度 Ac1 B. 高于临界温度 Ac3 C. 介于 Ac1 与 Ac3 之间 D. 高于临界温度 Acm 【答案】A 【解析】回火是在钢件淬火后进行的热处理，加热温度应低于临界温度 Ac1。 4. 淬火后的钢件进行回火时，通常应（ ） A. 加热至Ac3以上后空冷 B. 加热至Ac1以下后冷却 C. 加热至Ac1以上后水冷 D. 加热至Ac3以下后油冷 【答案】B 【解析】回火是在Ac1以下加热、保温后冷却的热处理工艺，可改善淬火钢的性能。 5. 要求工件具有较高硬度、耐磨性和一定韧性时，淬火后宜采用（ ） A. 低温回火处理 B. 中温回火处理 C. 高温回火处理 D. 完全退火处理 【答案】A 【解析】低温回火能在保持较高硬度和耐磨性的同时，适当降低淬火内应力。 6. 精密量具淬火后常进行人工时效，主要是为了（ ） A. 提高表层耐磨性能 B. 获得高硬度马氏体 C. 稳定尺寸减小变形 D. 形成高碳表面硬层 【答案】C 【解析】时效处理可使残余应力逐渐释放，使工件组织和尺寸趋于稳定。 7. 人工时效处理通常是将工件（ ） A. 加热至高温后缓慢冷却 B. 加热至高温后快速冷却 C. 置于室温下长期存放 D. 加热至规定温度后保温 【答案】D 【解析】人工时效是将工件加热到规定温度并保温，使组织稳定、内应力降低。 8. 淬硬后的碳钢刀具进行低温回火，主要目的是（ ） A. 提高心部塑性并改善切削性能 B. 减小淬火应力并保持较高硬度 C. 促使表层元素向工件内部扩散 D. 使组织完全转变为平衡奥氏体 【答案】B 【解析】低温回火可降低淬火后产生的残余应力和脆性，同时使刀具仍保持较高硬度和耐磨性。 9. 某精密铸件加工后放置在室温环境中一段时间，以减小尺寸变化，这种处理称为（ ） A. 完全退火处理 B. 自然时效处理 C. 高温回火处理 D. 表面淬火处理 【答案】B 【解析】自然时效是将工件在室温下放置较长时间，使残余应力逐渐释放、尺寸趋于稳定。 10. 淬火钢进行高温回火后，通常可获得的主要性能是（ ） A. 使淬火钢获得最高表面硬度 B. 使材料表层渗入合金元素 C. 使淬火钢获得良好综合性能 D. 使材料完全消除内部应力 【答案】C 【解析】高温回火能使淬火钢获得较好的强度、塑性和韧性，常用于要求综合力学性能的零件。 11. 精密铸件在粗加工后安排时效处理，其主要作用是（ ） A. 降低残余应力并稳定尺寸 B. 提高表层硬度并增强耐磨性 C. 增加碳含量并形成硬化层 D. 细化晶粒并改善切削性 【答案】A 【解析】铸件在冷却和加工后可能存在残余应力，时效处理可使应力逐渐释放，从而提高尺寸稳定性。 12. 淬火后的碳钢工件通常应及时进行回火，其主要原因是（ ） A. 促进表层元素向心部扩散 B. 使组织恢复为平衡奥氏体 C. 提高塑性并消除全部应力 D. 降低脆性并减小淬火应力 【答案】D 【解析】淬火组织硬而脆，且内部残余应力较大。及时回火可降低脆性、减小应力，并提高工件使用可靠性。 13. 弹簧钢零件经淬火后采用中温回火，主要是为了获得（ ） A. 较高硬度和较强耐磨性 B. 较高弹性和较好韧性 C. 良好切削性和低硬度 D. 稳定尺寸和低残余应力 【答案】B 【解析】中温回火可使弹簧钢获得较高的弹性极限、屈服强度和一定韧性，适合弹簧等弹性零件。 14. 固溶处理后的铝合金进行人工时效，通常采用的工艺方法是（ ） A. 快速冷却获得马氏体组织 B. 室温放置消除加工应力 C. 规定温度保温促使强化相析出 D. 渗碳介质保温提高表层碳量 【答案】C 【解析】人工时效是在规定温度下保温，使过饱和固溶体析出强化相，从而提高铝合金的强度和硬度。 15. 45钢轴类零件为获得较好的强度、塑性和韧性，常采用的热处理工艺是（ ） A. 退火后进行自然时效 B. 正火后进行低温回火 C. 淬火后进行低温回火 D. 淬火后进行高温回火 【答案】D 【解析】调质处理是淬火后高温回火，可使中碳钢获得较好的综合力学性能。 16. 对45钢进行调质处理时，淬火后的回火通常属于（ ） A. 低温回火 B. 中温回火 C. 不完全退火 D. 高温回火 【答案】D 【解析】调质处理由淬火和高温回火组成，目的是获得较好的综合力学性能。 17. 某模具经淬火后硬度较高，但装配试验中发现刃口容易崩裂。为在基本保持硬度的条件下提高韧性，宜采用（ ） A. 进行完全退火以降低硬度 B. 进行低温回火以降低脆性 C. 进行高温回火以提高塑性 D. 进行正火处理以细化晶粒 【答案】B 【解析】低温回火可消除部分淬火应力、降低脆性，同时基本保持模具所需的高硬度。 18. 某调质钢轴回火后硬度高于图样规定，且保温时间保持不变，优先采取的调整措施是（ ） A. 适当提高回火温度 B. 适当降低回火温度 C. 适当加快淬火冷却 D. 适当缩短转移时间 【答案】A 【解析】在其他条件不变时，提高回火温度会使回火程度加深，工件硬度通常下降，因此可用于修正硬度偏高的问题。 19. 粗加工后的铸铁机床床身安排自然时效，主要是为了（ ） A. 提高导轨表面淬硬层深度 B. 改变铸铁基体化学成分 C. 获得均匀细小奥氏体组织 D. 释放内应力并减小变形 【答案】D 【解析】铸铁床身在铸造和加工后存在残余应力，自然时效可使应力逐步释放，减少后续加工和使用中的变形。 20. 某45钢齿轮要求齿面硬度高、心部韧性好，采用高频淬火后未回火，发现同批齿轮齿面易出现微裂纹。对后续工件最合理的工艺调整是（ ） A. 改为完全退火降低硬度 B. 补做低温回火消除应力 C. 改做渗碳处理增加碳量 D. 延长高频加热提高温度 【答案】B 【解析】高频淬火后内应力大、脆性较高，及时低温回火可减小淬火应力并保持较高表面硬度。 二、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 21. 简述钢淬火后进行回火处理的主要目的。 【答案】（1）降低淬火钢的内应力，减少变形和开裂倾向。（2）降低过高硬度和脆性，提高工件的韧性与使用安全性。（3）稳定工件的组织和尺寸，使其获得所要求的综合力学性能。 【解析】淬火后的马氏体组织硬而脆，残余应力较大。回火通过重新加热和冷却，可改善组织状态并调整硬度、强度和韧性。 22. 简述时效处理的概念，并说明自然时效和人工时效的主要区别。 【答案】（1）时效处理是将工件在一定温度下保持一段时间，使组织和性能趋于稳定的热处理方法。（2）自然时效是在室温条件下长期放置工件，使其内应力逐渐消除、尺寸逐渐稳定。（3）人工时效是将工件加热到规定温度并保温一定时间，以较快获得稳定组织和尺寸。 【解析】时效处理常用于消除残余应力、稳定尺寸和改善性能。自然时效周期较长，人工时效通过加热可缩短处理时间。 23. 某高碳钢冲裁模淬火后硬度很高，但使用时容易崩刃。应采用何种回火方法？说明该处理的作用。 【答案】（1）应采用低温回火，一般将工件加热到约150℃～250℃后保温，再冷却至室温。（2）低温回火能保留较高的硬度和耐磨性，满足冲裁模刃口的工作要求。（3）低温回火可降低淬火内应力和脆性，减少模具崩刃、开裂等失效现象。 【解析】冲裁模既要求较高硬度和耐磨性，又要避免淬火后的过大脆性。低温回火能在较少降低硬度的条件下改善韧性。 24. 某汽车变速器齿轮要求齿面耐磨、心部具有较高韧性，并在加工后保持较好的尺寸稳定性。说明其热处理工艺安排及各处理的主要作用。 【答案】（1）可采用渗碳、淬火和低温回火的工艺路线，必要时在粗加工后安排时效处理。（2）渗碳使齿轮表层获得较高的含碳量，为提高齿面硬度和耐磨性创造条件。（3）淬火使渗碳层形成高硬度组织，低温回火可降低内应力和脆性，同时保持齿面较高硬度。（4）时效处理可进一步消除加工或热处理产生的残余应力，提高齿轮尺寸稳定性。 【解析】（1）该工况要求表硬心韧，应选用表面化学热处理与淬回火相结合的工艺。（2）渗碳主要改善表层成分，淬火主要提高表层硬度。（3）低温回火用于减小脆性和开裂倾向。（4）时效处理有利于稳定组织和尺寸，适用于精度要求较高的工件。 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 25. 某淬火钢零件采用低温回火。在该车间规定的保温时间内，回火后硬度与回火温度的关系为：H=62-0.04（T-180）。式中，H的单位为HRC，T的单位为℃。 （1）若要求回火后硬度为58.8HRC，计算应采用的回火温度。 （2）若实际回火温度为240℃，计算回火后的硬度。 （3）图样规定硬度为58.8±0.5HRC，判断实际回火温度为240℃时是否合格，并说明温度应如何调整。 【答案】（1）58.8=62-0.04（T-180），计算得T=260℃。 （2）H=62-0.04×（240-180）=59.6HRC。 （3）允许硬度范围为58.3HRC至59.3HRC，59.6HRC高于上限，不合格。应在保温时间不变的条件下适当提高回火温度，调整至260℃左右。 【解析】（1）将目标硬度代入车间给定的硬度关系式，可反求所需回火温度。 （2）实际温度为240℃时，硬度为59.6HRC。 （3）实际硬度超过图样允许上限，说明回火程度不足。适当提高回火温度可进一步降低硬度。 26. 某铝合金精密夹具经固溶处理和淬火后，需要进行人工时效。工艺规定：工件从 20 ℃升温至 170 ℃，炉温平均升温速度为 25 ℃/h；在 170 ℃保温 8 h；保温结束后随炉冷却至 70 ℃出炉，平均冷却速度为 20 ℃/h。（1）计算升温阶段所需时间。（2）计算冷却至出炉温度所需时间。（3）计算完成一个批次人工时效处理的总时间，并说明该处理的主要目的。 【答案】（1）升温时间为 h。（2）冷却时间为 h。（3）总时间为 h。人工时效的主要目的是提高铝合金零件的强度和硬度，稳定尺寸与组织。 【解析】（1）升温温差为：Δ-20=150 ℃。升温时间为：=Δ÷25=6 h。（2）冷却温差为：Δ-70=100 ℃。冷却时间为：=Δ÷20=5 h。（3）一个批次的总时间包括升温、保温和冷却时间：t=+t保温++8+5=19 h。人工时效通过在规定温度下保温促进析出强化，可提高铝合金零件的强度和硬度，并稳定组织与尺寸。 四、综合应用题（本大题共4小题，共30分） 27.（5分）某机械厂加工一批40Cr传动轴，单根质量为25 kg。为获得较好的综合力学性能，工艺卡规定先加热至850℃保温后淬火，再进行高温回火。已知钢材的平均比热容为0.46 kJ/（kg·℃），装炉温度为20℃，加热炉热效率为70%，不计相变热。（1）计算加热1根传动轴至850℃所需的理论热量和实际消耗的电能。（2）判断该传动轴应采用何种热处理工艺，并说明其回火温度范围。（3）说明该工艺能够满足传动轴使用要求的主要原因。 【答案】（1）理论热量为：实际输入热量为：实际消耗电能为：（2）应采用调质处理，即淬火后进行高温回火。高温回火温度一般为500～650℃。（3）淬火可提高传动轴的强度和硬度，高温回火可降低淬火应力和脆性，提高塑性、韧性及抗冲击能力，使传动轴获得良好的综合力学性能。 【解析】升温温差为830℃，Q=cmΔT=0.46×25×830=9545 kJ；考虑70%热效率，耗电量为9545÷0.70÷3600=3.79 kW·h。40Cr轴宜调质，即淬火后在500～650℃高温回火，以兼顾强度、硬度、塑性和韧性。 28.（5分）某机械制造企业生产40Cr传动轴，工艺要求为淬火后在520℃进行高温回火，传动轴有效厚度为36 mm。现将10根传动轴装入回火炉，每根质量为6 kg，装炉温度为20℃，钢材在该温度范围内的平均比热容取0.50 kJ/(kg·℃)。回火炉额定功率为15 kW，热效率为80%。企业规定回火保温时间按每1 mm有效厚度不少于1.5 min确定，现场计划保温60 min。另有一批铝合金精密夹具在粗加工后出现尺寸不稳定现象，需采用时效处理。（1）计算10根传动轴由20℃加热到520℃所需的理论热量，并计算回火炉完成该升温过程的理论加热时间。（2）判断现场计划的60 min保温时间是否满足工艺要求，并说明理由。（3）针对铝合金精密夹具尺寸不稳定的问题，说明宜采用何种时效处理方法，并简述其作用。 【答案】（1）传动轴升温所需理论热量为：回火炉有效功率为：理论加热时间为： 。（2）满足工艺要求。最短保温时间为：。现场计划保温60 min，大于规定的54 min。（3）宜采用人工时效处理。将夹具加热到规定温度并保温一定时间后冷却，可消除或减小残余应力，稳定组织和尺寸，提高夹具使用过程中的尺寸稳定性。 【解析】总质量60 kg，升温500℃，Q=60×0.50×500=15000 kJ。有效功率为15×80%=12 kJ/s，升温时间15000÷12=1250 s，约20.83 min。保温下限为36×1.5=54 min，计划60 min满足要求。铝合金夹具宜人工时效，以减小残余应力并稳定尺寸。 29.（10分）某机械制造企业对40Cr传动轴进行淬火和高温回火处理。为控制不同回火温度和保温时间的综合作用，车间采用回火参数P进行工艺评价：P=（T+273）×（20+lg t）÷1000。式中，T为回火温度，单位为℃；t为保温时间，单位为h。工艺文件规定该轴的回火参数应控制在15.90至16.10之间。已知lg 1.5约为0.176，lg 2约为0.301。 （1）若实际回火温度为520℃，保温时间为1.5h，计算回火参数P。 （2）判断该工艺参数是否符合规定。 （3）若保温时间固定为2h，计算满足工艺文件要求的回火温度范围，并说明高温回火对该传动轴性能的主要作用。 【答案】（1）P=（520+273）×（20+0.176）÷1000=793×20.176÷1000，计算得P约为16.00。 （2）16.00处于15.90至16.10之间，工艺参数符合规定。 （3）当t为2h时，T=[P×1000÷（20+0.301）]-273。 当P为15.90时，T约为510.2℃。 当P为16.10时，T约为520.1℃。 回火温度宜控制在约510℃至520℃之间。 高温回火可降低淬火后的脆性和残余应力，使传动轴获得较好的强度、塑性和韧性。 【解析】（1）先将回火温度换算为绝对温度，再代入回火参数公式进行计算，所得参数约为16.00。 （2）计算结果位于工艺文件规定的控制区间内，说明温度和保温时间的组合满足要求。 （3）保温时间固定后，可分别按参数上下限反求温度范围。高温回火的核心作用是使淬火钢获得良好的综合力学性能。 30.（10分）某精密制造企业生产铝合金测量夹具。夹具经固溶处理和淬火后，需要进行人工时效，以提高尺寸稳定性和使用强度。某批夹具总质量为80 kg，初始温度为25℃，人工时效温度为180℃。铝合金平均比热容为0.90 kJ/（kg·℃），时效炉热效率为75%，不计工装和炉体吸热。（1）计算该批夹具由25℃加热至180℃所需的理论热量和实际消耗的电能。（2）判断该工艺属于自然时效还是人工时效，并说明判断依据。（3）若操作人员误将时效温度提高至210℃并长时间保温，分析可能产生的质量问题，并提出改进措施。 【答案】（1）理论热量为：实际输入热量为：实际消耗电能为：（2）该工艺属于人工时效。人工时效是在加热炉中于规定温度下保温，使过饱和固溶体分解并析出强化相的处理方法。（3）温度过高且保温时间过长，可能导致过时效，使夹具硬度和强度下降，并可能引起尺寸变化。应按工艺卡控制时效温度和保温时间，定期校验炉温并采用测温装置监控。 【解析】升温温差155℃，Q=0.90×80×155=11160 kJ；按75%热效率，耗电量为11160÷0.75÷3600=4.13 kW·h。在180℃炉内保温属于人工时效。若升至210℃并长时间保温，强化相粗化会造成过时效，降低强度、硬度并可能影响尺寸；应按工艺卡控温控时并校验炉温。 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 $