金属热处理工三级高级工-表面（化学）热处理工 详细题库

离子氮化知识及其他化学热处理知识 题目预览

• 第 1 题 单选题
  离子氮化是利用辉光放电原理，使氮、氢离子轰击工件表面，在产生热量并将工件加热的同时，活性氮原子渗入工件表面，其中辉光放电使工件表面获得清洁与活化的主要作用是（ ）。
  • A. 阴极溅射作用
  • B. 气体电离作用
  • C. 热辐射作用
  • D. 等离子体加热作用
  解析：在离子氮化过程中，高压电场使气体电离产生辉光放电，带正电的粒子（如氮离子、氢离子）高速轰击阴极（工件）表面，将工件表面的氧化物及其他污染物剥离，这种清洁和活化表面的效应称为阴极溅射作用。
• 第 2 题 单选题
  离子氮化过程中，当电压一定时，随着电流密度的增加，电压与电流的关系进入（ ）阶段，此时需通过调节气压来维持稳定的放电。
  • A. 正常辉光放电
  • B. 异常辉光放电
  • C. 弧光放电
  • D. 火花放电
  解析：异常辉光放电的特点是，在放电电流增加时，阴极的辉光覆盖面积不再增加，导致阴极电流密度增大，为了维持放电，阴极压降（电压）必须随之升高。这是离子氮化工艺需要稳定控制的放电阶段。
• 第 3 题 单选题
  离子氮化工艺中，准确测量和控制工件温度是保证处理质量的关键，最常采用且较为准确的测温方式是（ ）。
  • A. 通过观察窗用红外测温仪测量
  • B. 在炉内放置试样，出炉后测量试样温度
  • C. 将热电偶直接插入工件上的测温孔
  • D. 通过炉壳外壁的温度间接估算
  解析：由于辉光放电产生的等离子体环境对非接触测温干扰大，将屏蔽式热电偶直接插入待处理工件上的预留测温孔内，是测量工件实体温度最直接、最准确的方法。
• 第 4 题 单选题
  离子氮化后工件表面若出现肉眼可见的网状或龟裂状裂纹，最可能的原因是（ ）。
  • A. 氮化前工件表面有脱碳层
  • B. 氮化温度过高或冷却速度过快
  • C. 渗层氮浓度过低
  • D. 工作气体纯度不够
  解析：过高的氮化温度会使渗层脆性增加，而后续过快的冷却速度会在表层产生较大的热应力和组织应力，当应力超过材料强度时，便容易导致表面产生裂纹。其他选项可能导致其他缺陷，但并非直接导致宏观裂纹的主因。
• 第 5 题 判断题
  离子氮化的工作气压范围通常在13.3帕至1330帕之间。
  • A. 对
  • B. 错
  解析：离子氮化利用的是低真空下的辉光放电，其典型的工作气压范围即为13.3帕（0.1Torr）到1330帕（10Torr）左右。气压过低难以维持稳定辉光，过高则可能引发弧光放电。
• 第 6 题 判断题
  离子氮化处理后工件表面的硬度，通常使用洛氏硬度计（HRC标尺）进行检测。
  • A. 对
  • B. 错
  解析：离子氮化形成的渗层通常较薄（几微米到几十微米），洛氏HRC硬度测试的压痕深度和影响范围较大，会压穿渗层测得基体硬度，无法准确表征表面渗层的真实硬度。应采用维氏（HV）或显微维氏硬度计进行检测。
• 第 7 题 多选题
  离子氮化后，工件表面的渗层组织通常包括（ ）。
  • A. 氧化膜
  • B. 化合物层（白亮层）
  • C. 扩散层
  • D. 心部原始组织
  • E. 退火层
  解析：离子氮化渗层由表及里通常由两部分构成：最外层是氮含量很高的化合物层（主要为ε相或γ‘相），也称为白亮层；其下是氮原子固溶于基体形成的扩散层。氧化膜不是氮化处理的目标组织，心部组织未发生改变，退火层不是离子氮化的典型产物。
• 第 8 题 多选题
  下列参数中，属于离子氮化工艺关键直接控制参数的是（ ）。
  • A. 电流密度
  • B. 工作气压
  • C. 处理温度
  • D. 阴阳极间电压
  • E. 保温时间
  解析：离子氮化工艺中，电流密度、工作气压和处理温度是直接决定等离子体状态、渗氮动力学和最终组织性能的关键工艺参数，需要实时监控和调节。电压是随气压、温度等因素变化的派生参数，时间则是工艺过程的持续时间，它们也重要，但并非最直接的物理控制量。