山东省（春季高考）机电技术类 《金属加工基础》项目三任务二 45分钟专题训练卷

山东省（春季高考）机电技术类《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，共208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电技术类理论知识，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电技术类高考的学生。 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》《液压与气压传动》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）机电技术类 《金属加工基础》 项目三：钢的热处理 任务二：退火与正火 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. 退火处理的主要目的之一是（ ） A. 降低钢材硬度改善切削加工性 B. 提高钢材硬度增强耐磨性能 C. 增大残余应力稳定工件尺寸 D. 形成淬硬组织提高承载能力 2. 铸钢件内部组织不均匀且存在较大残余应力时，通常应选用的热处理方法是（ ） A. 退火处理以均匀组织并消除应力 B. 淬火处理以获得高硬度组织 C. 回火处理以改善淬火后性能 D. 表面淬火以提高局部耐磨性 3. 正火处理后，工件通常采用的冷却方式是（ ） A. 在炉内缓慢冷却 B. 在空气中自然冷却 C. 在油中快速冷却 D. 在水中快速冷却 4. 同一种中碳钢分别进行退火和正火处理后，与退火组织相比，正火组织通常表现为（ ） A. 晶粒较粗且硬度较低 B. 晶粒较细且硬度较高 C. 形成马氏体且硬度最高 D. 形成球状组织且塑性最好 5. 对亚共析钢进行完全退火时，保温后的常用冷却方式是（ ） A. 在油中冷却至室温 B. 在水中冷却至室温 C. 随炉缓慢冷却至较低温度 D. 在静止空气中冷却至室温 6. 锻造后的中碳钢零件晶粒较粗，采用正火处理的主要作用是（ ） A. 消除全部化学成分偏析 B. 获得均匀的马氏体组织 C. 提高钢件的淬透性能 D. 细化晶粒并改善组织状态 7. 焊接结构件为减小焊接残余应力，宜采用的热处理方法是（ ） A. 完全退火后空冷 B. 去应力退火后缓冷 C. 球化退火后油冷 D. 正火处理后水冷 8. 铸钢机床床身焊接后，为减小后续加工时发生翘曲变形的风险，较合适的热处理方法是（ ） A. 进行完全退火处理 B. 进行去应力退火处理 C. 进行球化退火处理 D. 进行正火处理 9. 低碳钢薄板经多次冷冲压后，塑性明显下降、继续加工易开裂，宜采用（ ） A. 进行再结晶退火处理 B. 进行完全退火处理 C. 进行正火处理 D. 进行调质处理 10. 高碳钢坯料进行机械加工前，为改善切削加工性能，常采用的退火方法是（ ） A. 完全退火处理 B. 球化退火处理 C. 去应力退火处理 D. 再结晶退火处理 11. 对亚共析钢进行完全退火时，加热温度一般应选择在（ ） A. 低于下临界温度 B. 两临界温度之间 C. 高于上临界温度 D. 远高于熔化温度 12. 退火与正火的冷却方式分别是（ ） A. 退火采用空冷，正火采用炉冷 B. 退火采用炉冷，正火采用空冷 C. 退火采用水冷，正火采用油冷 D. 退火采用油冷，正火采用水冷 13. 某45钢锻件锻后晶粒粗大、组织不均匀，为细化晶粒并改善组织，适宜采用（ ） A. 进行完全退火处理 B. 进行低温回火处理 C. 进行正火处理 D. 进行时效处理 14. 某中碳钢锻件出现晶粒粗大现象，为细化晶粒并改善组织，宜采用（ ） A. 完全退火处理 B. 球化退火处理 C. 正火处理 D. 低温回火处理 15. 低碳钢铸件经正火处理后，与退火状态相比，其一般性能变化是（ ） A. 塑性明显降低且硬度不变 B. 硬度明显降低且强度不变 C. 晶粒明显粗大且韧性降低 D. 强度和硬度有所提高 16. 对冷变形后的低碳钢板进行退火处理，主要目的是（ ） A. 消除加工硬化并恢复塑性 B. 提高表面硬度并增强耐磨性 C. 形成马氏体并提高强度 D. 增加残余应力并稳定尺寸 17. 45钢毛坯经过锻造后，若后续需要进行切削加工并希望改善组织均匀性，较适宜采用的预备热处理是（ ） A. 低温回火处理 B. 表面淬火处理 C. 正火处理 D. 时效处理 18. 某中碳钢锻件需要降低硬度以便切削加工，与正火相比选择退火的主要原因是（ ） A. 炉冷速度较慢，硬度较低，切削性较好 B. 空冷速度较快，硬度较高，韧性较好 C. 水冷速度最快，硬度最高，塑性较好 D. 油冷速度适中，硬度适中，强度较低 19. 高碳工具钢坯料存在网状渗碳体，后续需车削加工，为改善组织并降低加工难度，应选择（ ） A. 去应力退火处理 B. 球化退火处理 C. 完全退火处理 D. 扩散退火处理 20. 45钢连杆锻造后，需进行热处理以获得较均匀的组织和适宜的力学性能，较适宜采用的热处理工艺是（ ） A. 将工件缓慢炉冷以获得较软组织 B. 将工件快速水冷以获得高硬度组织 C. 将工件空冷以细化晶粒并改善组织 D. 将工件油冷以降低淬火开裂倾向 二、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 21. 某45钢零件的临界温度为 735℃。采用完全退火处理，规定退火加热温度取 以上35～50℃，选用中间值；零件有效厚度为30 mm，保温时间按1.5 min/mm计算。炉温为20℃，升温速度为100℃/h。求：（1）退火加热温度；（2）保温时间；（3）从装炉升温至保温结束所需的时间。 22. 某45钢板采用正火处理，已知其 为735℃。正火加热温度取 以上50℃，钢板有效厚度为20 mm，保温时间按1 min/mm计算。炉温为25℃，升温速度为120℃/h。求：（1）正火加热温度；（2）保温时间；（3）升温至保温结束所需的总时间。 23. 某45钢锻制连杆需要进行完全退火，以降低硬度并改善切削加工性能。已知该钢的Ac3为780℃，退火加热温度取Ac3以上30℃；连杆有效厚度为40 mm，保温时间按每10 mm保温1 min计算；炉温为20℃，升温速度为120℃/h。保温结束后，工件从810℃炉冷至500℃用时5 h。求：（1）退火加热温度；（2）保温时间和升温时间；（3）退火阶段从开始升温至冷却到500℃的总时间，以及810℃至500℃的平均冷却速度。 24. 某35钢支架毛坯需要正火处理，以改善锻造组织。已知该钢的Ac3为800℃，正火加热温度取Ac3以上35℃；工件有效厚度为24 mm，保温时间按每1 mm保温1 min计算；炉温为20℃，升温速度为150℃/h。保温后工件在空气中由835℃冷却到250℃，平均冷却速度为180℃/h。求：（1）正火加热温度；（2）保温时间和升温时间；（3）从开始升温至冷却到250℃的总时间。 25. 一批45钢圆棒分别进行完全退火和正火处理，圆棒有效厚度为60 mm。退火加热至760℃，保温时间按1.5 min/mm计算，随后以25℃/h炉冷至300℃；正火加热至780℃，保温时间按1 min/mm计算，随后以120℃/min空冷至200℃。求：（1）两种工艺的保温时间；（2）退火从760℃炉冷至300℃所需时间，正火从780℃空冷至200℃所需时间；（3）比较两种工艺规定阶段的时间，并说明哪种工艺冷却较慢、组织通常较软。 三、综合应用题（本大题共6小题，共40分） 26.（5分）某机修车间对冷拉后的低碳钢传动轴进行再结晶退火。工艺规定：从室温20℃加热至680℃，平均升温速度为2℃/min；传动轴有效直径为40mm，保温时间按每1mm直径1.5min计算；保温后随炉冷却。（1）计算该传动轴从开始加热到保温结束所需的总时间。（2）判断保温结束后采用随炉冷却是否符合退火工艺要求，并说明理由。（3）说明该退火处理对冷拉传动轴组织和性能的主要作用。 27.（5分）某机械厂加工45钢传动轴毛坯，锻造后发现组织较粗大，硬度偏低。为细化晶粒、改善切削加工性能，技师拟采用正火处理。工件入炉温度为20℃，正火加热温度为860℃，炉温平均升温速度为100℃/h，到温后保温1.5h。（1）计算该工件从入炉到正火完成加热、保温阶段所需的总时间。（2）该工件采用正火处理是否合适？说明理由。（3）说明正火冷却时应采用的冷却方式，并分析若改用炉冷可能产生的影响。 28.（5分）某机械制造企业加工45钢齿轮毛坯。为细化铸态组织并改善切削加工性能，工艺人员采用正火处理：工件由20℃加热至860℃，平均升温速度为5℃/min；齿轮毛坯最大有效厚度为60mm，保温时间按每1mm厚度1min计算；保温后在空气中冷却。（1）计算该齿轮毛坯从开始加热到保温结束所需的总时间。（2）判断工件保温结束后能否改用随炉冷却，并说明理由。（3）说明正火处理相对于退火处理，在改善45钢齿轮毛坯组织和性能方面的主要特点。 29.（5分）某机械制造企业生产45钢齿轮毛坯。毛坯锻后晶粒较粗，后续切削时出现加工表面不均匀现象。工艺人员拟采用正火改善组织。已知该钢的Ac3为790℃，正火加热温度取Ac3以上30℃；毛坯有效厚度为36 mm，保温时间按每1 mm保温1 min计算；炉温为25℃，升温速度为100℃/h。保温结束后，毛坯在空气中由820℃冷却至300℃，实测用时2.5 h，工艺要求该阶段平均冷却速度不低于180℃/h。求：（1）计算正火加热温度、升温时间和保温时间，并求从开始加热到保温结束的时间；（2）计算空气冷却阶段的平均冷却速度，判断是否达到工艺要求；（3）说明采用正火而不是完全退火改善该锻件组织的主要理由。 30.（10分）某设备制造企业对20钢焊接支架进行正火处理，以改善焊接热影响区的粗大组织。已知该钢的Ac3为840℃，正火加热温度取Ac3以上30℃；支架有效厚度为18 mm，保温时间按每1 mm保温1 min计算；炉温为20℃，升温速度为120℃/h。保温后，支架从870℃空气冷却到300℃，用时35 min。工艺规定该阶段平均冷却速度不得低于10℃/min。求：（1）计算正火加热温度、升温时间和保温时间；（2）计算空气冷却阶段的平均冷却速度，判断是否符合规定；（3）说明正火对焊接热影响区组织和工件性能的改善作用。 31.（10分）某机加工车间对60 kg的45钢零件进行完全退火。零件从25℃加热到760℃，钢的平均比热容取0.46 kJ/(kg·℃)，退火炉热效率为65%，电能单价换算按1 kW·h等于3600 kJ计算。该零件原始硬度为228 HB，退火后实测硬度为182 HB，工艺要求退火后硬度不高于190 HB。求：（1）计算零件升温阶段理论吸收的热量，以及退火炉实际需要提供的能量和耗电量；（2）根据硬度检测结果判断退火质量是否达到要求；（3）结合45钢零件的加工要求，说明完全退火的主要作用。 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）机电技术类《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，共208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电技术类理论知识，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电技术类高考的学生。 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》《液压与气压传动》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）机电技术类 《金属加工基础》 项目三：钢的热处理 任务二：退火与正火 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. 退火处理的主要目的之一是（ ） A. 降低钢材硬度改善切削加工性 B. 提高钢材硬度增强耐磨性能 C. 增大残余应力稳定工件尺寸 D. 形成淬硬组织提高承载能力 【答案】A 【解析】退火可降低钢材硬度、改善切削加工性能，并能消除部分内应力。 2. 铸钢件内部组织不均匀且存在较大残余应力时，通常应选用的热处理方法是（ ） A. 退火处理以均匀组织并消除应力 B. 淬火处理以获得高硬度组织 C. 回火处理以改善淬火后性能 D. 表面淬火以提高局部耐磨性 【答案】A 【解析】退火采用较缓慢的冷却方式，有利于钢件组织均匀化并降低残余应力。淬火、回火和表面淬火分别适用于获得淬硬组织、改善淬火组织性能和提高表面硬度。 3. 正火处理后，工件通常采用的冷却方式是（ ） A. 在炉内缓慢冷却 B. 在空气中自然冷却 C. 在油中快速冷却 D. 在水中快速冷却 【答案】B 【解析】正火是将钢加热、保温后在空气中冷却的热处理方法。 4. 同一种中碳钢分别进行退火和正火处理后，与退火组织相比，正火组织通常表现为（ ） A. 晶粒较粗且硬度较低 B. 晶粒较细且硬度较高 C. 形成马氏体且硬度最高 D. 形成球状组织且塑性最好 【答案】B 【解析】正火后的冷却速度比退火快，通常可获得较细的珠光体组织，因此钢的强度和硬度一般高于退火状态。正火不会直接形成马氏体，球状组织则主要通过球化退火获得。 5. 对亚共析钢进行完全退火时，保温后的常用冷却方式是（ ） A. 在油中冷却至室温 B. 在水中冷却至室温 C. 随炉缓慢冷却至较低温度 D. 在静止空气中冷却至室温 【答案】C 【解析】完全退火在加热和保温后采用随炉缓冷，使组织充分转变，达到降低硬度、改善切削加工性能的目的。 6. 锻造后的中碳钢零件晶粒较粗，采用正火处理的主要作用是（ ） A. 消除全部化学成分偏析 B. 获得均匀的马氏体组织 C. 提高钢件的淬透性能 D. 细化晶粒并改善组织状态 【答案】D 【解析】正火采用空气冷却，能够细化锻造后粗大的晶粒，使钢的组织较均匀，并改善其力学性能。 7. 焊接结构件为减小焊接残余应力，宜采用的热处理方法是（ ） A. 完全退火后空冷 B. 去应力退火后缓冷 C. 球化退火后油冷 D. 正火处理后水冷 【答案】B 【解析】去应力退火通常在下临界温度以下加热、保温后缓慢冷却，可降低焊接过程中产生的残余应力。 8. 铸钢机床床身焊接后，为减小后续加工时发生翘曲变形的风险，较合适的热处理方法是（ ） A. 进行完全退火处理 B. 进行去应力退火处理 C. 进行球化退火处理 D. 进行正火处理 【答案】B 【解析】焊接会产生较大残余应力，去应力退火可通过加热、保温和缓冷降低应力，减少后续加工翘曲变形。 9. 低碳钢薄板经多次冷冲压后，塑性明显下降、继续加工易开裂，宜采用（ ） A. 进行再结晶退火处理 B. 进行完全退火处理 C. 进行正火处理 D. 进行调质处理 【答案】A 【解析】再结晶退火可消除冷作硬化，恢复冷变形金属的塑性，便于继续冲压加工。 10. 高碳钢坯料进行机械加工前，为改善切削加工性能，常采用的退火方法是（ ） A. 完全退火处理 B. 球化退火处理 C. 去应力退火处理 D. 再结晶退火处理 【答案】B 【解析】球化退火可使片状或网状渗碳体趋于球状化，降低高碳钢硬度，改善其切削加工性能。 11. 对亚共析钢进行完全退火时，加热温度一般应选择在（ ） A. 低于下临界温度 B. 两临界温度之间 C. 高于上临界温度 D. 远高于熔化温度 【答案】C 【解析】亚共析钢完全退火时，应加热到上临界温度以上适当范围，使组织充分奥氏体化，再随炉缓慢冷却。 12. 退火与正火的冷却方式分别是（ ） A. 退火采用空冷，正火采用炉冷 B. 退火采用炉冷，正火采用空冷 C. 退火采用水冷，正火采用油冷 D. 退火采用油冷，正火采用水冷 【答案】B 【解析】退火通常出炉后随炉缓慢冷却，正火则出炉后在空气中冷却。 13. 某45钢锻件锻后晶粒粗大、组织不均匀，为细化晶粒并改善组织，适宜采用（ ） A. 进行完全退火处理 B. 进行低温回火处理 C. 进行正火处理 D. 进行时效处理 【答案】C 【解析】正火能够细化晶粒、均匀组织，常用于改善中碳钢锻件的锻后组织。 14. 某中碳钢锻件出现晶粒粗大现象，为细化晶粒并改善组织，宜采用（ ） A. 完全退火处理 B. 球化退火处理 C. 正火处理 D. 低温回火处理 【答案】C 【解析】正火能细化粗大晶粒、改善组织均匀性，常用于消除锻造后的组织缺陷。 15. 低碳钢铸件经正火处理后，与退火状态相比，其一般性能变化是（ ） A. 塑性明显降低且硬度不变 B. 硬度明显降低且强度不变 C. 晶粒明显粗大且韧性降低 D. 强度和硬度有所提高 【答案】D 【解析】正火的冷却速度快于退火，可获得较细的组织，因此钢件的强度和硬度通常比退火状态有所提高。 16. 对冷变形后的低碳钢板进行退火处理，主要目的是（ ） A. 消除加工硬化并恢复塑性 B. 提高表面硬度并增强耐磨性 C. 形成马氏体并提高强度 D. 增加残余应力并稳定尺寸 【答案】A 【解析】冷变形会使钢材产生加工硬化并降低塑性。退火可通过再结晶消除加工硬化，恢复材料的塑性和成形能力。 17. 45钢毛坯经过锻造后，若后续需要进行切削加工并希望改善组织均匀性，较适宜采用的预备热处理是（ ） A. 低温回火处理 B. 表面淬火处理 C. 正火处理 D. 时效处理 【答案】C 【解析】45钢锻件常采用正火作为预备热处理，以细化晶粒、均匀组织，并获得较适宜的硬度和切削加工性能。 18. 某中碳钢锻件需要降低硬度以便切削加工，与正火相比选择退火的主要原因是（ ） A. 炉冷速度较慢，硬度较低，切削性较好 B. 空冷速度较快，硬度较高，韧性较好 C. 水冷速度最快，硬度最高，塑性较好 D. 油冷速度适中，硬度适中，强度较低 【答案】A 【解析】退火采用炉冷，冷却速度较慢，所得组织较软，通常比正火状态更便于切削加工。 19. 高碳工具钢坯料存在网状渗碳体，后续需车削加工，为改善组织并降低加工难度，应选择（ ） A. 去应力退火处理 B. 球化退火处理 C. 完全退火处理 D. 扩散退火处理 【答案】B 【解析】高碳工具钢采用球化退火，可使网状或片状渗碳体球状化，降低硬度并改善切削加工性能，同时有利于后续热处理。 20. 45钢连杆锻造后，需进行热处理以获得较均匀的组织和适宜的力学性能，较适宜采用的热处理工艺是（ ） A. 将工件缓慢炉冷以获得较软组织 B. 将工件快速水冷以获得高硬度组织 C. 将工件空冷以细化晶粒并改善组织 D. 将工件油冷以降低淬火开裂倾向 【答案】C 【解析】正火是将钢加热到临界温度以上适当温度，保温后在空气中冷却，可细化晶粒、均匀组织并改善切削加工性能。缓慢炉冷属于退火，水冷和油冷主要用于淬火。 二、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 21. 某45钢零件的临界温度为 735℃。采用完全退火处理，规定退火加热温度取 以上35～50℃，选用中间值；零件有效厚度为30 mm，保温时间按1.5 min/mm计算。炉温为20℃，升温速度为100℃/h。求：（1）退火加热温度；（2）保温时间；（3）从装炉升温至保温结束所需的时间。 【答案】（1）退火加热温度为 。（2）保温时间为 。（3）升温时间为 ，总时间为 ，即8 h 18 min。 【解析】（1）加热温度取 ，约为775℃。（2）保温时间为 ，即45 min。（3）升温时间为 ，即7.55 h；加保温时间0.75 h，合计8.30 h。 22. 某45钢板采用正火处理，已知其 为735℃。正火加热温度取 以上50℃，钢板有效厚度为20 mm，保温时间按1 min/mm计算。炉温为25℃，升温速度为120℃/h。求：（1）正火加热温度；（2）保温时间；（3）升温至保温结束所需的总时间。 【答案】（1）正火加热温度为 。（2）保温时间为 。（3）升温时间为 ，总时间为 ，即6 h 40 min。 【解析】（1）正火加热温度为：。（2）保温时间为：。（3）升温时间为：，即6 h 20 min。保温时间20 min折合为。从升温开始至保温结束的总时间为：，即6 h 40 min。 23. 某45钢锻制连杆需要进行完全退火，以降低硬度并改善切削加工性能。已知该钢的Ac3为780℃，退火加热温度取Ac3以上30℃；连杆有效厚度为40 mm，保温时间按每10 mm保温1 min计算；炉温为20℃，升温速度为120℃/h。保温结束后，工件从810℃炉冷至500℃用时5 h。求：（1）退火加热温度；（2）保温时间和升温时间；（3）退火阶段从开始升温至冷却到500℃的总时间，以及810℃至500℃的平均冷却速度。 【答案】（1）退火加热温度为810℃。 （2）保温时间为40÷10，得到4 min；升温时间为（810−20）÷120，得到6.58 h，约395 min。 （3）炉冷温度差为810−500，得到310℃，平均冷却速度为310÷5，得到62℃/h；总时间为6.58 h加4 min再加5 h，约11.65 h。 【解析】退火加热温度按Ac3以上30℃确定，保温时间按有效厚度与单位厚度保温时间计算。升温时间由温差除以升温速度得到，炉冷平均速度由冷却温差除以冷却时间得到，最后将升温、保温和炉冷时间相加。 24. 某35钢支架毛坯需要正火处理，以改善锻造组织。已知该钢的Ac3为800℃，正火加热温度取Ac3以上35℃；工件有效厚度为24 mm，保温时间按每1 mm保温1 min计算；炉温为20℃，升温速度为150℃/h。保温后工件在空气中由835℃冷却到250℃，平均冷却速度为180℃/h。求：（1）正火加热温度；（2）保温时间和升温时间；（3）从开始升温至冷却到250℃的总时间。 【答案】（1）正火加热温度为800℃加35℃，得到835℃。 （2）保温时间为24 min；升温时间为（835−20）÷150，得到5.43 h，约326 min。 （3）空气冷却时间为（835−250）÷180，得到3.25 h；总时间为5.43 h加0.40 h再加3.25 h，约9.08 h。 【解析】正火加热温度根据Ac3以上规定温度确定，保温时间按工件有效厚度计算。升温时间和冷却时间分别由相应温差除以升温速度、冷却速度得到，热处理总时间应包括升温、保温和冷却三个阶段。 25. 一批45钢圆棒分别进行完全退火和正火处理，圆棒有效厚度为60 mm。退火加热至760℃，保温时间按1.5 min/mm计算，随后以25℃/h炉冷至300℃；正火加热至780℃，保温时间按1 min/mm计算，随后以120℃/min空冷至200℃。求：（1）两种工艺的保温时间；（2）退火从760℃炉冷至300℃所需时间，正火从780℃空冷至200℃所需时间；（3）比较两种工艺规定阶段的时间，并说明哪种工艺冷却较慢、组织通常较软。 【答案】（1）退火保温时间为90 min，正火保温时间为60 min。（2）退火炉冷时间为18.4 h；正火空冷时间为4.83 min。（3）退火规定阶段总时间为19.9 h，正火规定阶段总时间为64.83 min，退火约多用18.82 h。退火冷却较慢，所得组织通常较软。 【解析】（1）退火保温时间：。正火保温时间：。（2）退火炉冷时间：。正火空冷时间：。（3）退火规定阶段时间为保温加炉冷：，故。正火规定阶段时间为保温加空冷：，折合约。两者时间差约为。退火采用炉冷，冷却速度远低于正火的空冷速度，因此退火冷却较慢，所得组织通常较软。 三、综合应用题（本大题共6小题，共40分） 26.（5分）某机修车间对冷拉后的低碳钢传动轴进行再结晶退火。工艺规定：从室温20℃加热至680℃，平均升温速度为2℃/min；传动轴有效直径为40mm，保温时间按每1mm直径1.5min计算；保温后随炉冷却。（1）计算该传动轴从开始加热到保温结束所需的总时间。（2）判断保温结束后采用随炉冷却是否符合退火工艺要求，并说明理由。（3）说明该退火处理对冷拉传动轴组织和性能的主要作用。 【答案】（1）加热时间为：保温时间为：总时间为：。（2）符合要求。退火后采用随炉缓慢冷却，可减小工件内外温差和残余应力。（3）退火可消除冷拉产生的加工硬化和残余应力，恢复材料塑性，降低硬度，改善后续切削加工性能。 【解析】（1）升温温差为。升温时间为：。保温时间为：。从开始加热到保温结束的总时间为：，即。（2）保温结束后采用随炉冷却符合退火工艺要求。随炉冷却速度较慢，可减小工件内外温差，降低冷却过程中产生残余应力的倾向。（3）冷拉会使低碳钢产生加工硬化和残余应力，表现为硬度提高、塑性下降。再结晶退火可通过再结晶消除或显著减轻加工硬化及残余应力，恢复塑性，降低硬度，并改善后续切削加工性能。 27.（5分）某机械厂加工45钢传动轴毛坯，锻造后发现组织较粗大，硬度偏低。为细化晶粒、改善切削加工性能，技师拟采用正火处理。工件入炉温度为20℃，正火加热温度为860℃，炉温平均升温速度为100℃/h，到温后保温1.5h。（1）计算该工件从入炉到正火完成加热、保温阶段所需的总时间。（2）该工件采用正火处理是否合适？说明理由。（3）说明正火冷却时应采用的冷却方式，并分析若改用炉冷可能产生的影响。 【答案】（1）升温时间为：总时间为：该工件完成加热、保温阶段约需9.9h，即9h54min。（2）合适。45钢锻造后采用正火，可细化粗大晶粒、改善组织均匀性，并提高强度和硬度，便于后续切削加工。（3）正火后应在空气中冷却。若改用炉冷，冷却速度过慢，组织会较粗大，硬度和强度降低，处理效果接近完全退火。 【解析】（1）升温时间为（860－20）÷100＝8.4 h，总时间为8.4＋1.5＝9.9 h，即9 h 54 min。（2）正火适合45钢锻后处理，可细化晶粒、改善组织并提高切削加工性能。（3）保温后应空冷；若炉冷，冷却过慢会使组织粗化、硬度和强度降低，效果接近完全退火。 28.（5分）某机械制造企业加工45钢齿轮毛坯。为细化铸态组织并改善切削加工性能，工艺人员采用正火处理：工件由20℃加热至860℃，平均升温速度为5℃/min；齿轮毛坯最大有效厚度为60mm，保温时间按每1mm厚度1min计算；保温后在空气中冷却。（1）计算该齿轮毛坯从开始加热到保温结束所需的总时间。（2）判断工件保温结束后能否改用随炉冷却，并说明理由。（3）说明正火处理相对于退火处理，在改善45钢齿轮毛坯组织和性能方面的主要特点。 【答案】（1）加热时间为：保温时间为：总时间为：。（2）不能改用随炉冷却。正火的冷却方式是在空气中冷却，若随炉冷却则冷却速度过慢，工艺效果接近退火。（3）正火的冷却速度比退火快，获得的组织较细，硬度和强度较高，可改善45钢毛坯的切削加工性能并为后续热处理作组织准备。 【解析】（1）升温温差为。加热时间为：。保温时间为：。从开始加热到保温结束的总时间为：，即。（2）不能改用随炉冷却。正火规定在空气中冷却；若随炉冷却，冷却速度会显著减慢，使所得组织和性能趋近于退火状态，削弱正火细化组织、提高强度和硬度的效果。（3）与退火相比，正火冷却速度较快，45钢齿轮毛坯通常可获得更细、更均匀的组织，强度和硬度一般较高；正火可改善毛坯的切削加工性能，并为后续热处理提供较好的原始组织。 29.（5分）某机械制造企业生产45钢齿轮毛坯。毛坯锻后晶粒较粗，后续切削时出现加工表面不均匀现象。工艺人员拟采用正火改善组织。已知该钢的Ac3为790℃，正火加热温度取Ac3以上30℃；毛坯有效厚度为36 mm，保温时间按每1 mm保温1 min计算；炉温为25℃，升温速度为100℃/h。保温结束后，毛坯在空气中由820℃冷却至300℃，实测用时2.5 h，工艺要求该阶段平均冷却速度不低于180℃/h。求：（1）计算正火加热温度、升温时间和保温时间，并求从开始加热到保温结束的时间；（2）计算空气冷却阶段的平均冷却速度，判断是否达到工艺要求；（3）说明采用正火而不是完全退火改善该锻件组织的主要理由。 【答案】（1）正火加热温度为790℃加30℃，得到820℃。升温时间为（820−25）÷100，得到7.95 h；保温时间为36 min，即0.60 h；从开始加热到保温结束的时间为7.95 h加0.60 h，得到8.55 h。 （2）空气冷却温度差为820−300，得到520℃，平均冷却速度为520÷2.5，得到208℃/h。由于208℃/h高于180℃/h，达到工艺要求。 （3）正火采用空气冷却，冷却速度比退火的炉冷速度快，能够细化锻造粗大晶粒、使组织均匀，并可在改善切削加工性能的同时获得较好的强度；完全退火冷却较慢，主要用于降低硬度和改善塑性。 【解析】先依据Ac3确定正火温度，再按升温速度和厚度计算升温、保温时间。冷却速度通过温度降低值除以冷却时间求得，最后将计算结果与工艺下限比较；工艺选择应结合锻后粗晶和切削加工要求，正火的空气冷却更有利于细化晶粒。 30.（10分）某设备制造企业对20钢焊接支架进行正火处理，以改善焊接热影响区的粗大组织。已知该钢的Ac3为840℃，正火加热温度取Ac3以上30℃；支架有效厚度为18 mm，保温时间按每1 mm保温1 min计算；炉温为20℃，升温速度为120℃/h。保温后，支架从870℃空气冷却到300℃，用时35 min。工艺规定该阶段平均冷却速度不得低于10℃/min。求：（1）计算正火加热温度、升温时间和保温时间；（2）计算空气冷却阶段的平均冷却速度，判断是否符合规定；（3）说明正火对焊接热影响区组织和工件性能的改善作用。 【答案】（1）正火加热温度为840℃加30℃，得到870℃。升温时间为（870−20）÷120，得到7.08 h，约425 min；保温时间为18 min。 （2）冷却温度差为870−300，得到570℃；平均冷却速度为570÷35，得到16.29℃/min。由于16.29℃/min高于10℃/min，符合规定。 （3）正火可使焊接热影响区的粗大晶粒得到细化，改善组织不均匀现象，并提高工件的强度和综合力学性能；空气冷却速度过低时，细化晶粒的作用会减弱。 【解析】本题先利用临界温度确定正火温度，再分别计算升温和保温时间；冷却速度计算后还要与规定下限比较。正火的空气冷却速度高于退火炉冷，有利于细化焊接热影响区晶粒并改善组织性能。 31.（10分）某机加工车间对60 kg的45钢零件进行完全退火。零件从25℃加热到760℃，钢的平均比热容取0.46 kJ/(kg·℃)，退火炉热效率为65%，电能单价换算按1 kW·h等于3600 kJ计算。该零件原始硬度为228 HB，退火后实测硬度为182 HB，工艺要求退火后硬度不高于190 HB。求：（1）计算零件升温阶段理论吸收的热量，以及退火炉实际需要提供的能量和耗电量；（2）根据硬度检测结果判断退火质量是否达到要求；（3）结合45钢零件的加工要求，说明完全退火的主要作用。 【答案】（1）零件温升为760−25，得到735℃。理论吸热量为0.46×60×735，得到20286 kJ；炉实际需要提供的能量为20286÷0.65，约为31209 kJ；耗电量为31209÷3600，约为8.67 kW·h。 （2）退火后硬度为182 HB，低于工艺规定的190 HB，因此硬度指标达到要求。 （3）完全退火可降低45钢零件的硬度和切削加工难度，消除锻造或轧制造成的组织不均匀与部分内应力，并为后续加工或热处理提供较均匀的组织。 【解析】先根据质量、比热容和温升计算工件理论吸热量，再除以炉子热效率得到实际供能量，最后进行单位换算。硬度检测值低于规定上限，说明退火软化效果符合要求；完全退火的核心作用是软化钢材、均匀组织并改善后续加工条件。 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 $