习工程材料题课.ppt

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1、习题课 一、计算题1.杠杆定律用于计算合金中的相和组织 (1)以45钢和T10钢为例计算室温组织和相的相对量6.67%(2)对某退火碳素钢进行金相分析,其组织的相组成物为铁素体+渗碳体(粒状),其中渗碳体占18%,问此碳钢的含碳量大约是多少?答:WFe3C=18%=(WC-0.02)/(6.69-0.02)*100%WC=1.22%(3)对某退火碳素钢进行金相分析,其组织为珠光体+渗碳体(网状),其中珠光体占93%,问此碳钢的含碳量大约为多少?2.金属材料强度和硬度的换算 参见:P9低碳钢:σb=3.53HBS高碳钢:σb=3.33HBS合金调制钢:σb=3.19HBS灰铸

2、铁:σb=0.98HBS已知铁素体硬度为80HB,渗碳体硬度为800HB试求退火态15钢和25钢的硬度及抗拉强度。 先根据杠杆定律计算钢中铁素体和渗碳体的相对含量,然后用下式计算其硬度:HB(15钢)=F%×80+Cm%×8003.已知金属钨、铁、铅、锡的熔点分别为3380℃、1538℃、327℃、232℃,试计算这些金属的最低再结晶温度,并分析钨和铁在1100℃下的加工、铅和锡在室温(20℃)下的加工各为何种加工?答:T再=0.4T熔;钨T再=[0.4*(3380+273)]-273=1188.2℃;铁T再=[0.4*(1538+273)]-273=451.4℃;铅T再=

3、[0.4*(327+273)]-273=-33℃;锡T再=[0.4*(232+273)]-273=-71℃.由于钨T再为1188.2℃>1100℃,因此属于热加工;铁T再为451.4℃<1100℃,因此属于冷加工;铅T再为-33℃<20℃,属于冷加工;锡T再为-71<20℃,属于冷加工。二、分析题1.指出下列零件的锻造毛坯进行正火的主要目的及正火后的显微组织: (1)20钢齿轮(2)45钢小轴(3)T12钢锉刀答:(1)目的:细化晶粒,均匀组织,消除内应力,提高硬度,改善切削加工性。组织:晶粒均匀细小的大量铁素体和少量索氏体。 (2)目的:细化晶粒,均匀组织,消除内应力。组

4、织:晶粒均匀细小的铁素体和索氏体。 (3)目的:细化晶粒,均匀组织,消除网状Fe3C,为球化退火做组织准备,消除内应力。组织:索氏体和球状渗碳体。2.在制造齿轮时,有时采用喷丸法(即将金属丸喷射到零件表面上)使齿面得以强化。试分析强化原因。答:高速金属丸喷射到零件表面上,使工件表面层产生塑性变形,形成一定厚度的加工硬化层,使齿面的强度、硬度升高。3.某载重汽车发动机的汽缸盖螺栓,原选用40Cr钢调质处理,硬度为33~35HRC,后改用15MnVB钢880℃油淬、200℃低温回火,硬度为38~41HRC,提高使用寿命1.5倍,试分析原因。(见教材P11)汽车发动机的汽缸盖螺栓

5、主要承受多冲抗力,要求材料具备一定强度的同时,还要求有适当的塑性,由于40Cr钢含碳量高,其塑性并不好,故改用15MnVB钢880℃油淬、200℃低温回火,既有较高的强度(多元素固溶强化及提高了淬透性),适当的硬度,也由于碳低具有良好的塑性。故提高了寿命。三、选材1.有20CrMnTi、38CrMoAl、T12、45,40Cr等四种钢材,请选择一种钢材制作汽车变速箱齿轮(高速中载受冲击),并写出工艺路线,说明各热处理工序的作用。 下料—锻造—退火—粗加工—渗碳—淬火+低回—精加工2.拟用T10A钢制造铣刀,其工艺过程如下:下料→锻造→热处理1→机加工→热处理2→精加工。请写

6、出各热处理工序的名称和作用 热处理1:球化退火。降低锻造应力,降低硬度便于切削加工,得 到球状珠光体组织,为最终热处理做好组织准备。 热处理2:淬火+低回。得到M组织。3.选择下列零件的热处理方法,并编写简明的工艺路线(各零件均选用锻造毛坯,并且钢材具有足够的淬透性): (1)某机床变速箱齿轮(模数m=4),要求齿面耐磨,心部强度和韧性要求不高,材料选用45钢; (2)某机床主轴,要求有良好的综合机械性能,轴径部分要求耐磨(HRC50-55),材料选用45钢; (3)镗床镗杆,在重载荷下工作,精度要求极高,并在滑动轴承中运转,要求镗杆表面有极高的硬度,心部有较高的综合机械性

7、能,材料选用38CrMoALA。答:(1)下料→锻造→正火→粗加工→精加工→局部表面淬火+低温回火→精磨→成品 (2)下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→局部表面淬火+低温回火→精磨→成品 (3)下料→锻造→退火→粗加工→调质→精加工→氮化→研磨→成品

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