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金属热处理基础知识单选题及答案

1.以下哪种工艺属于金属热处理的核心特征？

A.通过添加合金元素改变材料化学成分

B.通过加热-保温-冷却过程改变内部组织结构

C.通过机械加工塑造零件形状

D.通过表面镀层提高耐腐蚀性

答案：B

解析：金属热处理的本质是通过控制加热、保温和冷却的工艺过程，改变材料内部的显微组织（如奥氏体、马氏体、珠光体等），从而获得所需的力学性能（如硬度、强度、韧性）或工艺性能（如切削加工性）。选项A属于合金化过程，属于材料成分设计；C是机械加工范畴；D是表面处理工艺，均不属于热处理核心特征。

2.完全退火通常适用于以下哪种材料？

A.高碳钢（含碳量＞0.6%）

B.亚共析钢（含碳量＜0.77%）

C.纯铁（含碳量≈0%）

D.铝合金

答案：B

解析：完全退火的工艺是将钢加热至Ac3（亚共析钢的上临界点）以上30-50℃，保温后随炉缓慢冷却。其目的是细化晶粒、均匀组织、消除内应力并降低硬度，适用于亚共析钢。高碳钢（过共析钢）若采用完全退火，加热至Accm（过共析钢的上临界点）以上会导致二次渗碳体溶解，冷却时可能沿奥氏体晶界析出网状碳化物，反而恶化性能，因此过共析钢通常采用球化退火。纯铁无共析转变，退火意义不大；铝合金的退火工艺与钢不同，属于有色金属热处理范畴。

3.正火与退火的主要区别在于？

A.正火加热温度更高

B.正火冷却速度更快

C.正火仅用于低碳钢

D.正火不涉及保温阶段

答案：B

解析：正火的工艺是将钢加热至Ac3（亚共析钢）或Accm（过共析钢）以上30-50℃，保温后在空气中冷却；而退火通常采用随炉冷却或埋入砂中缓冷。由于空气冷却速度比炉冷快，正火得到的珠光体组织更细（索氏体或托氏体），因此正火后的硬度、强度高于退火，而塑性略低。加热温度方面，两者均需超过临界点，无本质区别；正火可用于各种碳钢和低合金钢；保温阶段是热处理的必要步骤，正火与退火均需保温。

4.45钢（含碳量0.45%）淬火时，若选择油作为冷却介质，最可能的结果是？

A.获得全部马氏体组织，硬度显著提高

B.仅表层形成马氏体，心部为珠光体

C.组织中出现大量铁素体，硬度不足

D.因冷却速度过快导致零件开裂

答案：B

解析：45钢属于中碳钢，其淬透性较低（即获得马氏体的最大淬火深度较小）。水的冷却速度约为600℃/s（650-550℃区间），油的冷却速度约为150℃/s。45钢的临界冷却速度（V临）约为300℃/s，因此在油中冷却时，表层冷却速度可能超过V临，形成马氏体；心部因冷却速度低于V临，会发生珠光体或贝氏体转变，导致心部未淬硬。若选择水作为介质，表层和心部（小尺寸零件）可能全部淬硬；若冷却速度过快（如水冷大尺寸零件）可能因应力过大导致开裂，但油冷速度较慢，开裂风险低；铁素体的形成需加热温度不足（未奥氏体化），与冷却介质无关。

5.淬火后进行低温回火（150-250℃）的主要目的是？

A.消除内应力并保持高硬度

B.提高塑性和韧性，降低硬度

C.促进碳化物球化，改善加工性

D.使奥氏体完全转变为马氏体

答案：A

解析：淬火后得到的马氏体组织存在大量晶格畸变和内应力（因马氏体比容大，相变应力显著），且脆性大。低温回火时，马氏体中过饱和的碳以ε-碳化物（Fe2.4C）形式析出，晶格畸变部分缓解，内应力降低，但马氏体主体结构未破坏，因此硬度（HRC58-64）基本保持，适用于要求高硬度和耐磨性的零件（如刀具、量具）。中温回火（350-500℃）得到回火屈氏体，硬度HRC35-45，用于弹簧；高温回火（500-650℃）得到回火索氏体，综合性能好（强韧性匹配），用于轴类零件。

6.以下哪种组织是过冷奥氏体在“鼻尖”附近（550-350℃）快速冷却时形成的？

A.珠光体

B.上贝氏体

C.下贝氏体

D.马氏体

答案：B

解析：过冷奥氏体的转变产物与冷却温度密切相关。在A1（共析转变温度，约727℃）以下至550℃区间，发生珠光体转变（层片状铁素体+渗碳体）；550-350℃区间为贝氏体转变区，其中550-350℃形成上贝氏体（羽毛状，铁素体片间分布不连续渗碳体），350℃至Ms（马氏体转变开始温度）形成下贝氏体（针状，铁素体内部析出细小碳化物）；Ms以下发生马氏体转变（无扩散切变，形成体心四方结构）。“鼻尖”是C曲线（等温转变曲线）的最左端点，对应最快转变速度，温度约550℃，因此该区域冷却形成的是上贝氏体。

7.感应加热表面淬火的主要特点是？

A.加热速度慢，淬硬层深

B.仅适用于高碳钢

C.表层硬度高，心部保持原有