《机械工程材料学》复习问答题及答案

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1、一、简答题：1．已知某优质碳素结构钢经完全退火后珠光体的体积分数为59%。（1）计算该钢含碳量并给出钢号。（2）该钢能否制造直径为φ30mm的轴类零件？为什么？（3）能否制造直径为φ300mm的轴类零件？为什么？答：（1）该钢含碳量为：0.59×0.77%=45.43%。45钢。（2）能。因该钢的水淬临界直径D0=16mm，用水淬该轴基本可淬透。（3）不能。因该钢的水淬临界直径D0=16mm，用水淬该轴件也不能淬透，从而其性能不能满足使用要求。2．蒸汽阀门的阀杆对综合力学性能要求较高，同时要求具有一定的耐腐蚀性。（1）在1Cr18Ni9Ti、2Cr13、45和20CrM

2、nTi四种钢中选择一种合适的材；（2）画出最终热处理工艺曲线（注明温度范围）。答：（1）选2Cr13钢较合适。（2）如下图所示1000~1050℃200~300℃油淬空冷时间温度2Cr13钢的最终热处理工艺曲线示意图3．某尺寸较大的轴承套圈试生产时选用GCr15，淬火后心部总出现较多的屈氏体组织不能满足要求。（1）分析出现屈氏体的原因；（2）改用哪种钢比较合适？（3）画出预先热处理和最终热处理工艺曲线。答：（1）由于尺寸较大，该钢的油淬临界直径小，心部淬不透所致。（2）改用GCr15SiMn钢较合适。（3）预先热处理和最终热处理工艺曲线如下图所示时间温度Ar1－(10~

3、20)℃随炉冷至550℃后再空冷Ac1＋(20~30)℃预先热处理等温球化退火工艺曲线示意图9820~840℃150~170℃油淬空冷时间温度最终热处理工艺曲线示意图4．某零件用45钢制造，淬火时用水作冷却介质，淬硬层深度不能满足要求。仓库中有40Cr、50、40和60Si2Mn四种材料。（1）选用哪种钢比较合适？（2）淬火时选用哪种淬火介质比较合适？（3）回火温度选在什么温度范围内比较合适？答：(1)选40Cr钢。（2）淬火介质用油。（3）回火温度550℃±20℃。5．针对汽车或拖拉机传递动力的齿轮回答以下问题。（1）分析主要失效形式和对性能的主要要求；（2）在45、

4、16Mn、CrWMn和20CrMnTi中选择一种合适的材料并写出简明加工路线。答：（1）其主要失效形式有：弯曲疲劳；接触疲劳；磨损；断齿等。（2）选20CrMnTi钢。其简明加工路线为：下料→锻造→正火→机加工→渗碳、淬火、低温回火→喷丸→精磨→装配6．一个直径为φ60mm的轴，要求抗拉强度大于900MPa且综合力学性能较好，目前仓库中有25、40Cr、GCr15、9SiCr四种材料可供选用。问：（1）选哪种材料最合适（简要说明理由）；（2）画出最终热处理工艺曲线（要求给出温度范围），为什么要选用这种工艺？答：（1）40Cr。该钢的淬透性好，φ60mm的轴淬火后心部可获

5、得良好的性能。（2）最终热处理工艺曲线示意图如下：840~860℃550~580℃油淬水冷时间温度用该工艺处理后其组织为回火索氏体，能使其具有良好的综合力学性能。97．一种零件需要切削加工，批量很大，要求材料具有良好加工性能，抗拉强度大于450MPa，延伸率大于30%，其他性能没有要求。回答：（1）选择一种最合适的材料；（2）写出简明加工路线；（3）所选材料与45钢相比有哪些优点。答：（1）选Y20钢。（2）下料→机加工→检查→包装（3）所选材料与45钢相比其切削性好、一般不需进行热处理。8．某零件用45钢制造，淬火时用水作冷却介质，要求淬硬层深度为8mm，实际得到的淬

6、硬层深度为3mm。仓库中有40CrMn、50、40和5CrMnMo四种材料。（1）选用哪种钢比较合适？（2）淬火时选用哪种淬火介质比较合适？（3）回火温度选在什么温度范围内比较合适？答：（1）选40CrMn钢较合适。（2）淬火介质选用20#机油较合适。（3）回火温度在500~520℃。9．说明高碳钢常用的预先热处理工艺（画出工艺曲线并进行简要分析）；说明预先热处理的目的。答：高碳钢常用的预先热处理工艺为球化退火。其工艺曲线见下图所示。加热温度选在Ac1＋(20~30)℃，目的是保留部分渗碳体，为在Ar1－(10~20)℃等温时形成球状渗碳体作为核心。时间温度Ar1－(1

7、0~20)℃随炉冷至550℃后再空冷Ac1＋(20~30)℃预先热处理（球化退火）的目的：降低硬度，使渗碳体呈球状，不仅便于机加工，也为最终热处理作好组织准备。10．某机床主轴（直径约φ40mm），要求有良好的综合力学性能，轴颈部分要求耐磨（50~55HRC），选择一种比较合适的材料；写出简明加工工艺路线；说明工艺路线中各个热处理环节的目的。答：选45钢。其简明加工路线为：下料→锻造→预先热处理（退火或正火）→机加工1（粗）→淬火+高温回火（调质）→机加工2（精）局部高频淬火（轴颈部分）→磨削→包装。预先热处理是为了消除锻造应力、降低硬度