工程材料必考大题及答案

工程材料课后大作业
1.现有下列零件及可供选择的材料,给各零件选择合适的材料,并选择合适的最终热处理方法(或使用状态). 零件名称:自行车架,连杆螺栓,车厢板簧,滑动轴承,变速齿轮,机床床身,柴油机曲轴.
可选材料:60Si2Mn,ZQSn6-6-3,QT600-2, T12A, 40Cr, HT200, 16Mn, 20CrMnTi.答：自行车架：16Mn 焊接
连杆螺栓：40Cr 最终热处理方法：调质；
车厢板簧：60Si2Mn 最终热处理方法：淬火+中温回火；
滑动轴承：ZQSn6-6-3 使用状态：铸造；
变速齿轮：20CrMnTi 最终热处理方法：渗碳后淬火、低温回火；
机床床身：HT200 最终热处理方法：去应力退火；
柴油机曲轴：QT600-2 最终热处理方法：等温淬火。

2. 某型号柴油机的凸轮轴，要求凸轮表面有高的硬度（HRC>50），而心部具有
良好的韧性（Ak>40J），原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火，现因工厂库存的45钢已用完，只剩15钢，拟用15钢代替。

试说明：
（1）原45钢各热处理工序的作用；
（2）改用15钢后，应按原热处理工序进行能否满足性能要求？为什么？
（3）改用15钢后，为达到所要求的性能，在心部强度足够的前提下采用何种热处理工艺？
答：(1)调质处理：得到心部硬度,获得良好的综合力学性能和疲劳强度，为高频淬火做好准备；高频淬火：使其有足够的强度硬度，耐磨性;低温回火：消除内应力，便于后续加工;
（2）、不能，心部较软而表面硬度，会造成表面脱落；
（3）表面要渗碳处理
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（HRC 50-55），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能，材料选用38CrMoALA。

（4）M12 丝锥，要求刃部硬度为60～62HRC，柄部硬度为30～40HRC，材料选用T12A。

答: ⑴45钢机床变速箱齿轮: 下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→超音频感应加热淬火+低温回火→精磨→成品；
⑵45钢机床主轴: 下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→表面淬火+低
温回火→精磨→成品；
⑶38CrMoAlA镗床镗杆: 下料→锻造→退火→粗加工→调质→精加工→氮化→研磨→成品；
⑷T12A丝锥: 锻造→球化退火→机加工→淬火＋低温回火→柄部盐浴加热快速退火→精加工。

4. 有一传动轴(最大直径φ20mm)受中等交变拉压载荷作用要求沿截面性能均匀一致,(1)选择合适的材料,(2)编制简明工艺路线,(3)说明各热处理工艺的主要作用:(4)指出最终组织.
可供选择材料:16Mn,20CrMnTi,45,40Cr,40CrNiMo,T12.
答：（1）选用20CrMnTi
（2）简明工艺路线：备料→锻造→正火→机械加工→渗碳→淬火、低温回火→机械加工。

（3）热处理工艺的主要作用如下：正火：主要为了消除毛坯的锻造应力，降低硬度以改善切削加工性，同时也均匀组织，细化晶粒，为以后的热处理做组织准备。

渗碳：为了保证传动轴表层的含碳量及渗碳层深度的要求。

淬火+低温回火：提高表面的硬度和耐磨性，而心部具有足够的韧性，其中低温回火的作用是消除淬火应力及减少脆性。

(4)表面组织为回火马氏体，心部组织为回火索氏体。