山东省（春季高考）机械制造类 《金属加工基础》项目十任务一 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》 项目十：钢的热处理（二） 任务一：热处理新技术与新工艺 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. 采用激光对钢制零件表面进行强化处理时，表层获得硬化层的主要原因是（ ） A. 表层缓慢加热形成扩散层 B. 表层快速加热后自行冷却淬硬 C. 表层长期保温后发生再结晶 D. 表层均匀冷却后形成退火组织 【答案】B 【解析】激光加热速度快，热量主要集中于表层，停止照射后芯部可迅速吸热，使表层形成淬硬组织。 2. 激光表面热处理时，用于快速加热工件表层的热源是（ ） A. 高能量密度激光束 B. 高频交变感应电流 C. 辉光放电产生的等离子 D. 高速运动电子束流 【答案】A 【解析】激光表面热处理利用高能量密度激光束，使工件表层在极短时间内迅速升温。 3. 真空热处理能够减少工件表面氧化和脱碳，其主要原因是（ ） A. 炉内充满高压保护气体 B. 炉内保持较高水蒸气含量 C. 炉内氧化性气体分压较低 D. 炉内形成较厚氧化膜层 【答案】C 【解析】真空环境中氧气、水蒸气等氧化性气体含量很低，可显著减轻工件氧化和脱碳。 4. 真空热处理炉中抽真空的主要目的，是（ ） A. 提高工件表层含碳量 B. 防止工件表面氧化脱碳 C. 增大工件内部冷却速度 D. 降低工件材料淬透性能 【答案】B 【解析】真空环境中氧气等活性气体含量很低，可有效减少工件加热时的氧化和脱碳。 5. 离子渗氮处理中，使氮原子进入工件表层的主要作用是（ ） A. 辉光放电产生离子轰击 B. 盐浴加热产生熔融扩散 C. 感应加热产生电磁搅拌 D. 激光扫描产生表面熔化 【答案】A 【解析】离子渗氮利用辉光放电形成的活性氮离子轰击工件表面，并促使氮原子向材料内部扩散。 6. 离子氮化处理中，氮原子进入工件表层的主要条件是（ ） A. 工件浸入熔融盐浴中 B. 工件置于高压气氛中 C. 工件处于辉光放电区内 D. 工件接触高温电极板 【答案】C 【解析】离子氮化利用辉光放电产生的活性氮离子轰击工件表面，使氮原子向表层扩散。 7. 采用高频感应加热进行表面淬火时，与较低频率相比，其加热层深度通常（ ） A. 明显增加并趋于均匀 B. 保持原有深度 C. 逐渐加深并延长时间 D. 相对减小并集中表层 【答案】D 【解析】感应电流存在集肤效应，频率越高，电流越集中于工件表层，加热和硬化层深度越浅。 8. 激光淬火后，工件表层能够自行冷却淬硬，主要依靠（ ） A. 表层与空气进行对流散热 B. 表层向基体快速传导热量 C. 表层向冷却液迅速放热 D. 表层向炉壁辐射热量 【答案】B 【解析】激光淬火层较薄，未加热的工件基体可迅速吸收表层热量，实现自冷淬火。 9. 淬火后的高碳钢进行深冷处理，其主要作用是（ ） A. 促使马氏体分解为铁素体 B. 促使渗碳体溶入奥氏体 C. 促使残余奥氏体继续转变 D. 促使珠光体转变为贝氏体 【答案】C 【解析】深冷处理可使淬火组织中的部分残余奥氏体继续转变，提高组织稳定性和耐磨性。 10. 深冷处理常用于减少淬火钢中残余奥氏体，其处理温度通常（ ） A. 低于零摄氏度 B. 接近室温状态 C. 高于回火温度 D. 达到熔化温度 【答案】A 【解析】深冷处理在零摄氏度以下进行，可促进残余奥氏体继续转变，提高组织稳定性。 11. 可控气氛渗碳过程中，控制炉内碳势的主要目的是（ ） A. 控制工件表面的氧化程度 B. 控制工件表面的含碳量 C. 控制工件芯部的晶粒大小 D. 控制工件整体的冷却速度 【答案】B 【解析】碳势反映炉气向工件表面供碳或脱碳的能力，直接影响渗碳层表面的含碳量。 12. 电子束表面热处理通常需要在真空环境中进行，主要原因是（ ） A. 减小电子束能量损失 B. 提高工件导热能力 C. 增大工件表面硬度 D. 降低工件熔化温度 【答案】A 【解析】真空环境可减少电子束与空气分子的碰撞，使电子束保持较高能量密度和聚焦能力。 13. 某模具局部磨损后需进行表面强化，且要求尽量减小热影响范围和变形量，宜采用（ ） A. 箱式炉整体调质处理 B. 盐浴炉整体淬火处理 C. 井式炉完全退火处理 D. 激光局部淬火处理 【答案】D 【解析】激光淬火能量集中、作用区域小，可对局部表面进行快速强化，工件整体变形较小。 14. 真空渗碳工艺中，向炉内通入含碳气体的主要作用是（ ） A. 提供活性碳原子 B. 提供保护性氮气 C. 提供冷却性氢气 D. 提供氧化性气体 【答案】A 【解析】真空渗碳时，含碳气体分解形成活性碳原子，碳原子由工件表面向内部扩散。 15. 与气体渗氮相比，离子渗氮工艺的突出特点是（ ） A. 处理温度较低且变形较小 B. 渗层深度较大且周期较短 C. 加热速度较慢且炉温较低 D. 工件表面较粗且硬度较低 【答案】A 【解析】离子渗氮可在较低温度下进行，渗氮时间相对较短，工件变形小，表面质量较好。 16. 采用离子氮化处理齿轮时，与气体氮化相比，其突出特点是（ ） A. 处理温度较低且变形小 B. 处理时间较短且效率高 C. 渗层硬度较低且韧性好 D. 设备结构简单且成本低 【答案】B 【解析】离子氮化利用离子轰击强化表面活化作用，氮化速度较快，处理周期通常较短。 17. 某齿轮采用真空淬火后，发现表面光亮但硬度偏低。检测表明加热温度和保温时间均符合工艺要求，最应优先检查的是（ ） A. 装炉时工件的摆放间距 B. 淬火介质的冷却能力 C. 工件表面的初始粗糙度 D. 炉体外壁的保温状况 【答案】B 【解析】在奥氏体化条件符合要求时，硬度偏低常与冷却速度不足有关，应检查气体压力、流量和循环冷却能力。 18. 某工件采用激光表面处理，激光功率为1200 W，扫描速度为10 mm/s，光斑宽度为4 mm。该工艺的表面能量密度约为（ ） A. 12 J/mm2 B. 30 J/mm2 C. 48 J/mm2 D. 120 J/mm2 【答案】B 【解析】单位长度能量为1200÷10，结果为120 J/mm；再除以光斑宽度4 mm，得到30 J/mm2。 19. 某轴类零件采用激光淬火，要求硬化层连续且不得出现软带、裂纹。试加工后发现相邻扫描轨迹交界处硬度偏低，局部还有裂纹。综合分析，较合理的工艺调整是（ ） A. 提高扫描速度并减小搭接量 B. 降低激光功率并增加搭接量 C. 延长保温时间并减小冷却速度 D. 优化功率速度并控制搭接量 【答案】D 【解析】交界软带与搭接不足有关，裂纹可能由局部重复加热过强引起。应协调激光功率、扫描速度和搭接量。 20. 某模具采用激光淬火，激光光斑宽度为6 mm，相邻扫描轨迹中心距为4 mm。工艺要求轨迹重叠率不低于40%，且应尽量减小重叠量。为满足要求，较合理的调整方案是（ ） A. 将轨迹中心距调整为5 mm B. 将轨迹中心距调整为4 mm C. 将轨迹中心距调整为3 mm D. 将轨迹中心距调整为2 mm 【答案】C 【解析】重叠率η=(6-d)/6。要求η≥40%，则中心距d≤3.6 mm；3 mm时重叠率50%，满足要求且较2 mm重叠量小，故选C。 二、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 21. 简述真空热处理的主要特点。 【答案】（1）工件在低压环境中加热，可减少氧化、脱碳和表面污染。（2）经真空热处理后，工件表面较光亮，通常可减少后续清理加工量。（3）真空炉温度控制较稳定，有利于提高热处理质量的一致性。 【解析】真空环境隔绝或显著减少空气中的氧气，使工件表面不易产生氧化皮和脱碳层，适用于精密零件和高质量要求零件的热处理。 22. 简述感应淬火的基本过程及其适用特点。 【答案】（1）将工件置于感应器磁场中，利用感应电流使表层迅速加热到淬火温度。（2）工件表层达到规定温度后立即喷水、喷液或浸液冷却，使表层获得马氏体组织。（3）感应淬火加热速度快、变形较小，适用于轴类、齿轮和导轨等要求表面硬化的零件。 【解析】感应电流具有集肤效应，热量主要集中在工件表层。该工艺能够提高表面硬度和耐磨性，同时保持心部具有较好的韧性。 23. 某高速钢刀具经常规淬火、回火后，使用中出现尺寸变化并导致加工精度下降。简述深冷处理可采取的工艺措施及其作用。 【答案】（1）刀具经淬火冷却至室温后，可进行深冷处理，再及时进行回火。（2）深冷处理可促进残留奥氏体继续转变，减少刀具在使用过程中的组织变化。（3）深冷处理后应进行回火，以消除内应力并稳定组织，提高刀具的尺寸稳定性和耐磨性。 【解析】高速钢淬火后常存在一定数量的残留奥氏体。深冷处理可降低残留奥氏体含量，但随后必须回火，避免内应力过大影响刀具使用寿命。 24. 某齿轮制造企业拟采用激光表面淬火提高中碳钢齿轮齿面的耐磨性。试分析工艺实施中的主要控制要点。 【答案】（1）应根据齿轮材料、模数和齿面硬化层深度要求，合理确定激光功率、光斑尺寸和扫描速度。（2）应保证激光束沿齿面均匀扫描，使齿面快速加热到相变温度以上而不过度熔化。（3）应利用齿轮心部的冷态金属进行自冷淬火，并检验齿面硬度、硬化层深度及是否存在裂纹。 【解析】（1）激光功率过低会造成硬化层不足，功率过高易导致齿面熔化或开裂。（2）扫描速度影响单位面积受热量，应与功率和光斑尺寸协调控制。（3）激光淬火依靠快速加热和自冷获得马氏体组织，硬度及缺陷检测是质量评价重点。 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 25. 某齿轮采用高频感应淬火工艺，加热时感应电源的输入电压为380 V，电流为120 A，功率因数为0.80，热效率为65%。齿轮需加热的质量为2.50 kg，钢的比热容取0.46 kJ/(kg·℃)，初始温度为20 ℃，加热温度为850 ℃。不计相变潜热和散热损失。（1）计算感应电源的输入功率。（2）计算齿轮升温所需的热量。（3）计算理论加热时间。 【答案】（1）输入功率为。（2）所需热量为。（3）有效加热功率为，理论加热时间为，约为40 s。 【解析】（1）按题设单相输入功率计算式：。（2）温升为，齿轮升温所需热量为：。（3）有效加热功率为：。由于，理论加热时间为：，约为。 26. 某模具型腔表面采用激光淬火工艺处理，待处理区域长100 mm、宽60 mm。激光器输出功率为3.0 kW，工件表面对激光的吸收率为40%，激光光斑宽度为5 mm。工艺要求单道扫描的名义能量密度为30 J/mm2，相邻扫描道的搭接率为20%。不计激光起停和转向时间。（1）计算工件表面吸收的激光功率。（2）计算激光扫描速度。（3）计算完成该区域激光淬火所需的扫描道数和理论加工时间。 【答案】（1）吸收功率为。（2）扫描速度为。（3）扫描间距为。扫描道数为，取15道。总扫描长度为。理论加工时间为，约为188 s。 【解析】（1）工件表面吸收的激光功率为：。（2）名义能量密度满足，因此扫描速度为：。（3）相邻扫描道间距为：。覆盖宽度所需扫描道数为：道。总扫描长度为：。理论加工时间为：，约为。 四、综合应用题（本大题共4小题，共30分） 27.（5分）某齿轮制造企业对45钢调质后的大模数齿轮进行激光表面淬火。激光器输出功率为2.4 kW，光斑扫描宽度为6 mm，扫描速度为8 mm/s，单个齿面需要处理的有效长度为480 mm。设激光能量全部作用于工件表面。（1）计算处理单个齿面所需时间、激光输入总能量及单位面积能量密度。（2）判断该工艺是否适合用于提高齿轮齿面的耐磨性和抗接触疲劳性能。（3）为减小齿面硬化层深度不均和局部软带，提出两项工艺改进措施。 【答案】（1）处理时间为：。激光输入总能量为：。处理面积为：。单位面积能量密度为：。（2）适合。激光表面淬火可使齿面快速加热、自冷淬硬，获得较高表面硬度，同时保持芯部较好的韧性。（3）采用相邻扫描道搭接处理，避免出现未硬化软带；稳定激光功率、扫描速度和焦距，保证能量密度均匀。 【解析】t=480/8=60 s，Q=2.4×60=144 kJ；S=480×6=2880 mm2，q=144000/2880=50 J/mm2。激光淬火可提高齿面硬度并保留芯部韧性，适于提升耐磨和抗疲劳性能。采用合理搭接，并稳定功率、速度和焦距。 28.（5分）某齿轮制造企业采用激光表面淬火工艺强化传动轴的齿面。激光器输出功率为2.4 kW，工件表面对激光的吸收率为75%，激光扫描速度为6 mm/s，单个齿面的有效扫描长度为1.8 m。该工艺要求单位长度有效热输入控制在280～320 J/mm范围内。（1）计算该工艺的单位长度有效热输入，并计算完成一个齿面的理论扫描时间。（2）判断该工艺参数是否满足要求，并说明理由。（3）若淬火后发现相邻扫描轨迹搭接区域硬度偏高、局部出现细小裂纹，分析可能原因并提出改进措施。 【答案】（1）单位长度有效热输入为：。单个齿面的扫描长度为：。理论扫描时间为：。（2）该工艺参数满足要求。单位长度有效热输入为300 J/mm，处于280～320 J/mm的工艺范围内，有利于获得规定的表面硬化层。（3）搭接区域重复受热，局部热输入增大，容易导致温度过高、组织粗化和淬火应力增大。应合理降低扫描轨迹搭接率，优化激光功率与扫描速度，并采用均匀吸收涂层或分段扫描方式减小局部热量积聚。 【解析】（1）工件实际吸收功率为：。单位长度有效热输入为：。单个齿面的扫描长度为：，理论扫描时间为：。（2）计算所得单位长度有效热输入为，位于的工艺要求范围内，因此该参数满足要求。（3）搭接区重复受热会使局部热输入增大，可能造成过热、组织粗化及淬火应力增大，从而导致硬度偏高和细小裂纹。可适当降低搭接率，并协调优化激光功率和扫描速度；同时采用均匀吸收涂层或分段扫描，以减小局部热量积聚。 29.（10分）某汽车零部件厂采用真空低压渗碳加高压气淬工艺处理20CrMnTi齿轮，要求有效渗层深度达到0.72 mm。经试验确定，在规定温度下有效渗层深度与渗碳时间的关系为：，式中，的单位为mm，的单位为h。现有工艺中渗碳保温时间为12 h，后续扩散时间为2 h。（1）计算达到规定有效渗层深度所需的渗碳保温时间，并计算该工艺的最短保温与扩散总时间。（2）判断现有12 h渗碳保温时间能否满足要求。（3）说明真空低压渗碳与常规气体渗碳相比的两项主要工艺优势。 【答案】（1）由关系式得：。最短保温与扩散总时间为：。（2）不能满足要求。现有渗碳保温时间为12 h，小于计算得到的16 h。（3）真空低压渗碳可减少工件表面氧化和晶界氧化，提高渗层质量；可通过渗碳脉冲、扩散时间等参数准确控制碳输入和有效渗层深度，并减少后续清洗处理工作量。 【解析】（1）根据有效渗层深度关系式反求渗碳保温时间：。后续扩散时间为，因此最短保温与扩散总时间为：。（2）现有渗碳保温时间为，小于达到有效渗层深度所需的，故不能满足要求。（3）真空低压渗碳可显著减少表面氧化和晶界氧化，改善渗层质量；其通过渗碳脉冲、扩散时间及温度等参数控制碳输入和渗层深度，工艺可控性高，并可减少后续清洗工作量。 30.（10分）某模具厂采用离子氮化工艺处理38CrMoAlA钢挤压模。工艺试验表明，在规定氮化温度和气氛条件下，氮化层深度与保温时间的关系为：，式中，的单位为mm，的单位为h。现要求氮化层深度不小于0.60 mm，设备工作时氮气流量为3 L/min。现计划保温20 h。（1）计算达到规定氮化层深度所需的最短保温时间，并计算该时间内的氮气理论消耗量。（2）计算保温20 h时可获得的氮化层深度，判断是否满足要求。（3）若不能满足要求，说明一种合理的工艺调整方案，并指出调整时应关注的质量问题。 【答案】（1）达到规定深度所需时间为：。氮气理论消耗量为：。（2）保温20 h时的氮化层深度为：。氮化层深度小于0.60 mm，不能满足要求。（3）可将保温时间延长至25 h以上。调整时应控制氮化温度和气氛活性，防止化合物层过厚、表层脆性增大或模具变形。 【解析】（1）由反求达到氮化层深度所需的最短保温时间：。氮气流量为，，因此理论耗气量为：。（2）保温时：，小于，不能满足要求。（3）可将保温时间延长至以上。延长时间时应同时控制氮化温度和气氛活性，防止化合物层过厚、表层脆性增大、尺寸变化或模具变形。 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》 项目十：钢的热处理（二） 任务一：热处理新技术与新工艺 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. 采用激光对钢制零件表面进行强化处理时，表层获得硬化层的主要原因是（ ） A. 表层缓慢加热形成扩散层 B. 表层快速加热后自行冷却淬硬 C. 表层长期保温后发生再结晶 D. 表层均匀冷却后形成退火组织 2. 激光表面热处理时，用于快速加热工件表层的热源是（ ） A. 高能量密度激光束 B. 高频交变感应电流 C. 辉光放电产生的等离子 D. 高速运动电子束流 3. 真空热处理能够减少工件表面氧化和脱碳，其主要原因是（ ） A. 炉内充满高压保护气体 B. 炉内保持较高水蒸气含量 C. 炉内氧化性气体分压较低 D. 炉内形成较厚氧化膜层 4. 真空热处理炉中抽真空的主要目的，是（ ） A. 提高工件表层含碳量 B. 防止工件表面氧化脱碳 C. 增大工件内部冷却速度 D. 降低工件材料淬透性能 5. 离子渗氮处理中，使氮原子进入工件表层的主要作用是（ ） A. 辉光放电产生离子轰击 B. 盐浴加热产生熔融扩散 C. 感应加热产生电磁搅拌 D. 激光扫描产生表面熔化 6. 离子氮化处理中，氮原子进入工件表层的主要条件是（ ） A. 工件浸入熔融盐浴中 B. 工件置于高压气氛中 C. 工件处于辉光放电区内 D. 工件接触高温电极板 7. 采用高频感应加热进行表面淬火时，与较低频率相比，其加热层深度通常（ ） A. 明显增加并趋于均匀 B. 保持原有深度 C. 逐渐加深并延长时间 D. 相对减小并集中表层 8. 激光淬火后，工件表层能够自行冷却淬硬，主要依靠（ ） A. 表层与空气进行对流散热 B. 表层向基体快速传导热量 C. 表层向冷却液迅速放热 D. 表层向炉壁辐射热量 9. 淬火后的高碳钢进行深冷处理，其主要作用是（ ） A. 促使马氏体分解为铁素体 B. 促使渗碳体溶入奥氏体 C. 促使残余奥氏体继续转变 D. 促使珠光体转变为贝氏体 10. 深冷处理常用于减少淬火钢中残余奥氏体，其处理温度通常（ ） A. 低于零摄氏度 B. 接近室温状态 C. 高于回火温度 D. 达到熔化温度 11. 可控气氛渗碳过程中，控制炉内碳势的主要目的是（ ） A. 控制工件表面的氧化程度 B. 控制工件表面的含碳量 C. 控制工件芯部的晶粒大小 D. 控制工件整体的冷却速度 12. 电子束表面热处理通常需要在真空环境中进行，主要原因是（ ） A. 减小电子束能量损失 B. 提高工件导热能力 C. 增大工件表面硬度 D. 降低工件熔化温度 13. 某模具局部磨损后需进行表面强化，且要求尽量减小热影响范围和变形量，宜采用（ ） A. 箱式炉整体调质处理 B. 盐浴炉整体淬火处理 C. 井式炉完全退火处理 D. 激光局部淬火处理 14. 真空渗碳工艺中，向炉内通入含碳气体的主要作用是（ ） A. 提供活性碳原子 B. 提供保护性氮气 C. 提供冷却性氢气 D. 提供氧化性气体 15. 与气体渗氮相比，离子渗氮工艺的突出特点是（ ） A. 处理温度较低且变形较小 B. 渗层深度较大且周期较短 C. 加热速度较慢且炉温较低 D. 工件表面较粗且硬度较低 16. 采用离子氮化处理齿轮时，与气体氮化相比，其突出特点是（ ） A. 处理温度较低且变形小 B. 处理时间较短且效率高 C. 渗层硬度较低且韧性好 D. 设备结构简单且成本低 17. 某齿轮采用真空淬火后，发现表面光亮但硬度偏低。检测表明加热温度和保温时间均符合工艺要求，最应优先检查的是（ ） A. 装炉时工件的摆放间距 B. 淬火介质的冷却能力 C. 工件表面的初始粗糙度 D. 炉体外壁的保温状况 18. 某工件采用激光表面处理，激光功率为1200 W，扫描速度为10 mm/s，光斑宽度为4 mm。该工艺的表面能量密度约为（ ） A. 12 J/mm2 B. 30 J/mm2 C. 48 J/mm2 D. 120 J/mm2 19. 某轴类零件采用激光淬火，要求硬化层连续且不得出现软带、裂纹。试加工后发现相邻扫描轨迹交界处硬度偏低，局部还有裂纹。综合分析，较合理的工艺调整是（ ） A. 提高扫描速度并减小搭接量 B. 降低激光功率并增加搭接量 C. 延长保温时间并减小冷却速度 D. 优化功率速度并控制搭接量 20. 某模具采用激光淬火，激光光斑宽度为6 mm，相邻扫描轨迹中心距为4 mm。工艺要求轨迹重叠率不低于40%，且应尽量减小重叠量。为满足要求，较合理的调整方案是（ ） A. 将轨迹中心距调整为5 mm B. 将轨迹中心距调整为4 mm C. 将轨迹中心距调整为3 mm D. 将轨迹中心距调整为2 mm 二、简答题（本大题共4小题，每题5分，共20分） 21. 简述真空热处理的主要特点。 22. 简述感应淬火的基本过程及其适用特点。 23. 某高速钢刀具经常规淬火、回火后，使用中出现尺寸变化并导致加工精度下降。简述深冷处理可采取的工艺措施及其作用。 24. 某齿轮制造企业拟采用激光表面淬火提高中碳钢齿轮齿面的耐磨性。试分析工艺实施中的主要控制要点。 三、计算题（本大题共2小题，每题5分，共10分） 25. 某齿轮采用高频感应淬火工艺，加热时感应电源的输入电压为380 V，电流为120 A，功率因数为0.80，热效率为65%。齿轮需加热的质量为2.50 kg，钢的比热容取0.46 kJ/(kg·℃)，初始温度为20 ℃，加热温度为850 ℃。不计相变潜热和散热损失。（1）计算感应电源的输入功率。（2）计算齿轮升温所需的热量。（3）计算理论加热时间。 26. 某模具型腔表面采用激光淬火工艺处理，待处理区域长100 mm、宽60 mm。激光器输出功率为3.0 kW，工件表面对激光的吸收率为40%，激光光斑宽度为5 mm。工艺要求单道扫描的名义能量密度为30 J/mm2，相邻扫描道的搭接率为20%。不计激光起停和转向时间。（1）计算工件表面吸收的激光功率。（2）计算激光扫描速度。（3）计算完成该区域激光淬火所需的扫描道数和理论加工时间。 四、综合应用题（本大题共4小题，共30分） 27.（5分）某齿轮制造企业对45钢调质后的大模数齿轮进行激光表面淬火。激光器输出功率为2.4 kW，光斑扫描宽度为6 mm，扫描速度为8 mm/s，单个齿面需要处理的有效长度为480 mm。设激光能量全部作用于工件表面。（1）计算处理单个齿面所需时间、激光输入总能量及单位面积能量密度。（2）判断该工艺是否适合用于提高齿轮齿面的耐磨性和抗接触疲劳性能。（3）为减小齿面硬化层深度不均和局部软带，提出两项工艺改进措施。 28.（5分）某齿轮制造企业采用激光表面淬火工艺强化传动轴的齿面。激光器输出功率为2.4 kW，工件表面对激光的吸收率为75%，激光扫描速度为6 mm/s，单个齿面的有效扫描长度为1.8 m。该工艺要求单位长度有效热输入控制在280～320 J/mm范围内。（1）计算该工艺的单位长度有效热输入，并计算完成一个齿面的理论扫描时间。（2）判断该工艺参数是否满足要求，并说明理由。（3）若淬火后发现相邻扫描轨迹搭接区域硬度偏高、局部出现细小裂纹，分析可能原因并提出改进措施。 29.（10分）某汽车零部件厂采用真空低压渗碳加高压气淬工艺处理20CrMnTi齿轮，要求有效渗层深度达到0.72 mm。经试验确定，在规定温度下有效渗层深度与渗碳时间的关系为：，式中，的单位为mm，的单位为h。现有工艺中渗碳保温时间为12 h，后续扩散时间为2 h。（1）计算达到规定有效渗层深度所需的渗碳保温时间，并计算该工艺的最短保温与扩散总时间。（2）判断现有12 h渗碳保温时间能否满足要求。（3）说明真空低压渗碳与常规气体渗碳相比的两项主要工艺优势。 30.（10分）某模具厂采用离子氮化工艺处理38CrMoAlA钢挤压模。工艺试验表明，在规定氮化温度和气氛条件下，氮化层深度与保温时间的关系为：，式中，的单位为mm，的单位为h。现要求氮化层深度不小于0.60 mm，设备工作时氮气流量为3 L/min。现计划保温20 h。（1）计算达到规定氮化层深度所需的最短保温时间，并计算该时间内的氮气理论消耗量。（2）计算保温20 h时可获得的氮化层深度，判断是否满足要求。（3）若不能满足要求，说明一种合理的工艺调整方案，并指出调整时应关注的质量问题。 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 $