10-机械工程材料知识综合应用举例
机械工程材料-调质钢
钢中同时加入Cr、Ni两种元素，可获得更好的力 学性能，高的强度、韧性和塑性，同时也有很好 的淬透性，但Cr-Ni钢有回火脆性。
四、典型零件应用举例
内燃机关键零件 曲轴、连杆、连杆螺栓 齿轮、凸轮轴等
1 汽缸体 2 活塞 3 进气阀 4 排气阀 5 连杆 6 曲轴 7 凸轮 8 顶杆 9 齿轮 10 齿轮
（二）调质钢的合金化 合金调质钢中的主加元素有Cr、Ni、Mn、Si等， 它们大都溶入铁素体，使铁素体得到强化，并增 加钢的淬透性。
二、热处理特点
（一）生产工艺路线
下料 锻造 预备热处理 机加工 （调质） （表面局部淬火） 精加工 成品 （二）预备热处理 处理后硬度为180~200HBS，便于机加工。 1、退火 （合金钢）完全退火、不完全退火和等温退火
回火S
1、淬火 加热: 在箱式炉（批量较小）或连续炉（大批量）
中加热到单相奥氏体（830~880 ℃ ）保温。 冷却：碳素钢水冷；合金钢油冷或水淬油冷。
箱 式 电 阻 炉
2、回火
回火是控制其力学性能的关键，一般采用 500~600 ℃ 回火。回火后采用水冷、油冷 （防止第二类回火脆性）或空冷。
表面局部淬火 对许多零件通过调质 处理能满足强韧性要 求，但局部对耐磨性 要求高，满足不了耐 磨性要求。对局部进 行感应淬火。
下料→锻造调质机加工 感应淬火（凸轮）精加工→装配
齿轮
凸轮轴
配气机构的装配动画
感应淬火部位
三、常用调质钢及性能特点
碳素钢 力学性能不高，只适用于尺寸和负荷较小的零件 合金钢 因钢中含有合金元素，提高了其淬透性和 力学性能，故适用于尺寸较大、负荷较重的零件。 ➢ 各种调质钢的性能特点和用途见表6-6（P146 ~ 147）
《机械基础》教案9-10
激情导入观察下列物品，它们都是由什么材料构成？材料是机器的物质基础。
材料种类繁多，在机械工程上常用的材料有：钢铁材料、有色金属和非金属材料。
各种材料的性能不同，用途也不同。
因此为了正确的选择和使用材料，必须掌握和了解材料的分类、牌号、性能、应用范围及热处理等有关基本知识。
钢的种类繁多，有多种分类方法。
根据化学成分，钢可分碳素结构钢指含碳量wc＜0.70%，主要用于制造齿轮、轴等各种机械零件和制作桥梁、建筑等工程结构件用钢。
普通碳素结构钢用于制造各种机械零件和工程结构件。
这类钢一般属于低碳、中碳钢。
优质碳素结构钢用于制造各种刀具、量具和模具。
这类钢一般属于高碳钢。
（4）按脱氧方法分类沸腾钢：不完全脱氧；镇静钢：完全脱氧；半镇静钢：介于沸腾钢和镇静钢之间。
在实际使用中，钢厂在给钢的产品命名时，往往将成分、质量和用途三种分类方法结合起来，如将钢称为优质碳素结构钢、高级优质碳素工具钢等。
（二）碳素结构钢定义：凡用于制造机械零件和各种工程结构件的钢都称为结构钢。
分类：根据质量可分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢；1.普通碳素结构钢（1）特点：冶炼容易、价格低廉、性能能满足一般工程结构、日常生活用品和普通机械零件的要求。
（2）用途：主要用于焊接、铆接、栓接构件。
Q235应用最多（3）牌号：普通碳素结构钢的牌号由“Q”（表示屈服点的汉语拼音字首）、一组数据（表示屈服强度，单位MPa）、质量等级符号（质量分A、B、C、D四个等级）和脱氧方法符号（F—沸腾钢、b—半镇静钢、Z—镇静钢、TZ—特殊镇静钢，通常Z、TZ 可省略）四个部分按顺序组成。
例：Q235-A.F，“Q”代表屈服点，数值235表示在一定拉观察这些工具，分析它们的用途及材料组成?定义：碳素工具钢是用于制造刃具、模具、量具以及其他工具的钢。
特点：这类工具钢都要求高硬度和高耐磨性，含碳量都在0.7﹪以上，都是优质的或高级优质高碳钢。
3、牌号：拼音字母“T”加数字表示，其中“T”碳素工具钢，数字表示平均含碳量的千分数，若为高级优质碳钢则在牌号后加“A”。
第一章 工程材料基础知识
δ < 2 ~ 5%
属脆性材科
δ ≈ 5 ~ 10% 属韧性材料
δ > 10%
属塑性材料
金属强度与塑性新、旧标准对照表
新标准 GB/T228-2002
性能 断面收缩率
σb
• 硬度测量的应用：硬度测量具有简便、快捷；不破坏试样（非破坏性试验）；硬度能综合反映材料的强度等其他 力学性能；硬度与耐磨性具有直接关系，硬度越高，耐磨性越好。所以硬度测量应用极为广泛，常把硬度标注于 图纸上，作为零件检验、验收的主要依据。
• 测量方法：可采用压入法、加弹法、划痕法等测量方法。生产中常用压入法（有布氏硬度法、洛氏硬度法、维氏 硬度法等）。
符号 Z
断后伸长率
A
A11.3
屈服强度
－
上屈服强度 下屈服强度
规定残余伸长强度
ReH ReL Rr 例如：Rr0.2
抗拉强度
Rm
2、硬度测量
旧标准 GB/T228-1987
性能 断面收缩率
符号 ψ
断后伸长率
δ5
δ10
屈服点
σs
上屈服点 下屈服点
规定残余伸长应力
σsU σsL σr 例如：σr0.2
抗拉强度
维氏硬度测量原理
• 维氏硬度特点：测量范围大，可测量硬度为 10~1000HV 范围的材料；量压痕小。 • 维氏硬度应用：可测量较薄的材料和渗碳、渗氮等表面硬化层。
*上述各种硬度测量法，相互间没有理论换算关系，故试验结果不能直接进行比较，应查阅硬度换算表进行比较。 * 各种硬度的换算经验公式：硬度在 200~600HBS 时 ：1HRC 相当于 10HBS ；硬度小于 450HBS 时：1HBS 相当于 1HV * 利用布氏硬度压痕直径直接换算出工件的洛氏硬度：根据布氏硬度和洛氏硬度换算表，可归纳出一个计算简单且容
《机械工程材料》教案
《机械工程材料》教案一、教学目标1. 知识与技能：（1）了解机械工程材料的基本概念、分类及性能；（2）掌握金属材料的组织结构、性能及应用；（3）熟悉非金属材料、复合材料的性能及应用。
2. 过程与方法：（1）通过观察、实验等手段，分析机械工程材料的性能及应用；（2）学会运用相关知识，解决实际工程问题。
3. 情感态度与价值观：（1）培养学生的团队合作精神，提高动手能力；（2）培养学生对机械工程材料的兴趣，增强专业认同感。
二、教学内容1. 机械工程材料的基本概念、分类及性能；2. 金属材料的组织结构、性能及应用；3. 非金属材料的性能及应用；4. 复合材料的性能及应用。
三、教学重点与难点1. 教学重点：（1）机械工程材料的基本概念、分类及性能；（2）金属材料的组织结构、性能及应用；（3）非金属材料、复合材料的性能及应用。
2. 教学难点：（1）金属材料的组织结构与性能的关系；（2）非金属材料、复合材料的性能及应用。
四、教学方法1. 讲授法：讲解机械工程材料的基本概念、分类及性能；2. 实验法：观察、分析金属材料的组织结构、性能；3. 案例分析法：分析非金属材料、复合材料的性能及应用；4. 小组讨论法：探讨金属材料、非金属材料、复合材料在实际工程中的应用。
五、教学过程1. 导入：（1）简要介绍机械工程材料的概念；（2）引导学生思考机械工程材料在工程中的重要性。
2. 讲解：（1）讲解机械工程材料的分类及性能；（2）讲解金属材料的组织结构、性能及应用；（3）讲解非金属材料、复合材料的性能及应用。
3. 实验：（1）安排学生参观实验室，观察金属材料的组织结构；（2）引导学生动手进行实验，分析金属材料的性能。
4. 案例分析：（1）分析非金属材料在工程中的应用案例；（2）分析复合材料在工程中的应用案例。
5. 小组讨论：（1）组织学生分组讨论金属材料、非金属材料、复合材料在实际工程中的应用；（2）引导学生思考如何选择合适的材料解决实际问题。
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材料科学：机械工程材料知识点（最新版） 考试时间：120分钟 考试总分：100分遵守考场纪律，维护知识尊严，杜绝违纪行为，确保考试结果公正。
l 绿色制造技术的核心内容有哪些？ 本题答案： 6、名词解释 合金强化 本题答案： 7、填空题 在Fe-Fe3C 相图中，共晶转变温度是（ ），共析转变温度是（ ）。
本题答案： 8、判断题 冷却速度越快，钢的淬透性越高。
本题答案： 9、填空题 45钢正火后渗碳体（ ），调质处理后渗碳体（ ）。
本题答案： 10、问答题 简述弹性变形与塑性变形的区别。
本题答案： 11、填空题 晶体缺陷中的点缺陷除了置换原子还有（ ）和（ ）。
本题答案： 12、单项选择题姓名：________________ 班级：________________ 学号：________________--------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线----------------------表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做（）A.晶胞B.晶格C.晶粒D.晶向本题答案：13、问答题列举五种以上塑料的成形方法。
本题答案：14、问答题陶瓷的注浆成形有哪些？本题答案：15、问答题常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数有什么特点？－Fe 、Al、Cu、Ni、Cr、V、Mg、Zn各属何种结构？本题答案：16、填空题钢的中温回火的温度范围在（），回火后的组织为（）。
本题答案：17、判断题热处理的加热，其目的是使钢件获得表层和心部温度均匀一致。
本题答案：18、单项选择题下列材料中，最适合制造盛放氢氟酸容器的是（）A.1Cr17B.1Cr18Ni9TiC.聚四氟乙烯D.SiO2本题答案：19、问答题为什么铸造生产中，化学成分如具有三低（碳、硅、锰的含量低）一高（硫含量高）特点的铸铁易形成白口？而在同一铸铁中，往往在其表面或薄壁处易形成白口？本题答案：20、问答题塑料的连接方式有哪几种？本题答案：21、问答题什么是复合材料，举例说明复合材料在产品设计中的应用。
《机械工程材料》教案
《机械工程材料》教案一、教学目标1. 了解机械工程材料的基本概念、分类和性能。
2. 掌握金属材料的组织结构、性能及应用。
3. 熟悉非金属材料、复合材料的分类、性能及应用。
4. 能够根据工程需求选择合适的材料。
二、教学内容1. 机械工程材料的基本概念及分类材料的定义、分类及编号金属材料、非金属材料、复合材料的特征及应用2. 金属材料的组织结构与性能金属的晶体结构金属的力学性能、工艺性能及物理性能金属的强化途径3. 常用金属材料及应用碳钢、合金钢、不锈钢的性能及应用常用有色金属及其合金的性能及应用4. 非金属材料塑料、橡胶、陶瓷的性能及应用复合材料的性能及应用5. 材料的选用及工艺路线设计材料选用的原则工艺路线设计的方法及步骤三、教学方法1. 讲授：讲解基本概念、原理、性能及应用。
2. 互动：提问、讨论，巩固知识点。
3. 案例分析：分析实际工程案例，掌握材料选用及工艺路线设计。
4. 实验：观察材料组织结构，验证性能指标。
四、教学资源1. 教材：《机械工程材料》2. 课件：讲解要点、图片、案例分析3. 实验设备：金相显微镜、硬度计等4. 网络资源：相关论文、视频、网站等五、教学评价1. 平时成绩：课堂提问、作业、实验报告2. 考试成绩：期末考试、考查知识掌握程度3. 综合评价：分析案例、设计工艺路线，评价应用能力六、教学重点与难点1. 教学重点：机械工程材料的基本概念、分类和性能金属材料的组织结构、性能及应用非金属材料、复合材料的分类、性能及应用材料选用的原则和方法2. 教学难点：金属材料的组织结构与性能之间的关系非金属材料、复合材料的性能及应用材料选用和工艺路线设计的实践应用七、教学进度安排1. 课时：共计32课时2. 分配：基本概念及分类：4课时金属材料的组织结构与性能：6课时常用金属材料及应用：4课时非金属材料：3课时复合材料：3课时材料的选用及工艺路线设计：6课时实验：3课时机动：2课时八、教学步骤1. 引入：通过实例引入机械工程材料的概念，激发兴趣。
机械工程材料实训报告心得
一、引言作为一名机械工程专业的学生，我有幸参加了机械工程材料实训课程。
通过这次实训，我对机械工程材料有了更加深入的了解，对材料的性质、应用以及加工方法有了更加清晰的认识。
以下是我对这次实训的心得体会。
二、实训内容与过程1. 实训内容本次实训主要包括以下内容：（1）金属材料的性能及分类（2）金属材料的加工工艺（3）非金属材料的应用及特性（4）复合材料的研究与发展（5）材料在机械工程中的应用实例2. 实训过程（1）理论学习：通过课堂讲解、教材阅读、网络搜索等方式，对机械工程材料的基本知识进行学习。
（2）实验操作：在实验室内进行各种实验，如金相显微镜观察、硬度测试、拉伸试验等，以验证理论知识。
（3）项目实践：以小组为单位，完成一项与机械工程材料相关的项目，如设计一种新型材料制品。
三、实训心得体会1. 金属材料通过本次实训，我了解到金属材料在机械工程中的应用非常广泛。
不同类型的金属材料具有不同的性能，如强度、硬度、韧性、耐磨性等。
在机械设计中，合理选择金属材料对提高机械性能和延长使用寿命具有重要意义。
同时，我也认识到金属材料加工工艺的重要性，如热处理、表面处理等，这些工艺可以改善材料的性能。
2. 非金属材料非金属材料在机械工程中的应用也日益广泛，如塑料、橡胶、陶瓷等。
这些材料具有轻质、耐腐蚀、耐磨、绝缘等特性，适用于各种特殊环境。
通过实训，我对非金属材料的加工工艺有了初步了解，如注塑、挤出、压延等。
3. 复合材料复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料复合而成的材料，具有优异的综合性能。
在本次实训中，我了解到复合材料的种类、制备方法及其在机械工程中的应用。
复合材料在航空航天、汽车制造、建筑等领域具有广泛的应用前景。
4. 材料在机械工程中的应用实例实训过程中，我们以实际项目为例，了解了材料在机械工程中的应用。
例如，在设计一种新型材料制品时，我们综合考虑了材料的性能、加工工艺、成本等因素，最终选择了合适的材料。
3机械工程材料基本知识
在此输入书名第×章第3章机械工程材料基本知识机械工程材料基本知识3.1 金属材料的力学性能3.2 钢3.3 铸钢3.4 钢的热处理3.5 铸铁3.6 非铁金属3.7 工程塑料3.8 机械工程材料的选用们日常生活很多用品图3-1自行车所示的运动自行车，齿盘、飞轮和链条、辐条制造，车把、车架和车圈是用铝合制造，车的轮胎用的是非金属材料--橡胶，车座的上非金属材料—工程塑料。
在机械工程上常用的材料有：钢铁材料，非铁金属(如铜、铝及其合金)及非金属材料(如塑料、橡胶等)。
各种材料的性能均有差异，尤其是钢铁材料通过热处理后，其性能变化更大。
实践证明，材料的性能差异主要与它们的化学成分、内部组织结构、工作温度及热处理工艺等有关。
因此，为了进行零部件的设计、制造、维修等，必须掌握和了解工程材料的分类、牌号、成分、性能特点、应用范围及热处理等有关基本知识。
由于目前机械工程材料中应用最广泛的是钢铁材料，故本章重点介绍钢铁材料的基本知识，同时简介非铁金属和非金属材料的基本知识。
金属材料的力学性能金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的性能。
力学性能主要有强度、塑性、硬度、韧性等。
1.强度金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度。
2.塑性金属材料在断裂前产生永久变形的能力称为塑性。
3. 硬度材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。
工程上最常用的有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
4.冲击韧度金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力，称为冲击韧度。
钢钢和铸铁是机械工业中广泛应用的金属材料，它们是以铁和碳两种元素为基本组元的复杂合金，统称为铁碳合金。
钢是以铁为主要元素，含碳量一般在2.11％以下，并含有其他元素的材料。
铸铁是碳含量大于2.11％的铁碳合金。
含碳量2.11％通常是钢和铸铁的分界线。
根据钢中所含各种合金元素规定含量界限值，将钢分为非合金钢、低合金钢和合金钢三大类。
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二、分析比较CrWMn合金工具钢与T10碳素工具钢 1．CrWMn钢的淬火加热温度与T10钢相比哪个高？ 为什么？ 2．直径均为φ30mm的T10钢和CrWMn钢，加热透烧后 均在油中冷却，获得的淬硬层深度相同吗？为什么？
3．为什么用T10钢制造的刀具以致于失效；而CrWMn钢 制造的刀具刃部在230~250℃条件下工作，硬度仍不低 于60HRC，且耐磨性能良好，尚可维持正常工作？ 4．若用CrWMn钢制造圆板牙或丝锥等薄刃刀具， 应采用何种热处理工艺（包括预先热处理和最终热处 理）？试分析各热处理工艺的作用及其所得组织。
2．拟用T10A钢制造形状简单的冲头，回答以下问题。 （1）写出其简明生产工艺路线。 （2）画出各热处理工艺曲线图（注明温度、冷却介质） （3）写出各热处理工序后得到的组织名称及硬度范围
3．有两种含碳量不同的铁碳合金，它们的室温平衡 组织各由两种组织组成，它们都有珠光体组织，珠光 体的质量分数均为90%。回答以下问题。 (1) 分别写出这两种合金的组织名称。 (2) 计算这两种合金的含碳量。 (3) 计算这两种合金室温下α相和Fe3C相的质量分数。
8. 设A、B组元的熔点分别为1450℃和1080℃，它们在液 态和固态都无限互溶，则这两种组元组成的二元相图叫 作二元 相图；先结晶的固溶体中含 组元多，后结 晶的固溶体中含 组元多，这种成分不均匀现象称 为 ，通过 工艺可以减轻或消除这种现象。
9. 为了降低钢的硬度便于机加工可采用 工艺； 为使零件获得高的强度、硬度和耐磨性可采用 工艺； 为了提高零件局部的硬度和耐磨性可以采用 工艺； 为了提高淬火零件的塑性和韧性可以采用 工艺。 （低温回火、时效、表面淬火、高温回火、淬火、正火、 退火） 10. 对于汽车、拖拉机变速箱中的传动齿轮一般可选用 钢经过 处理后使用； 而对承受载荷较小，但对尺寸精度要求非常高的齿 轮可以选用 钢经过 处理后使用； 对于承受载荷 不大、对精度要求也不是太高的机床 变速箱中的齿轮可选用 钢经过 处理后使用。 （可供选择的材料为45、40Cr、20Cr、20CrMnTi、 38CrMoAl、3Cr2W8V、20Cr2Ni4WA）
3. 碳溶入α-Fe形成的固溶体属于 间隙 固溶体； Cr溶入α-Fe形成的固溶体属于 置换 固溶体； Cu与Ni可以形成 无限 固溶体。
4. 由Pb-Sn相图可知，纯Sn的熔点为 ℃，共晶成分中 Pb的质量分数为 ％，在共晶温度下Sn在α固溶体中的 最大溶解度为 ％，共晶点对应的Sn的质量分数为 ％ （教材P52图3-11） 5. 一个直径为20mm的轴，要求σb＞700Mpa且综合力 学性能较好。从经济角度考虑，同时又能满足性能要求， 选用（只选一种） （20、T10、 45、 3Cr2W8V、 40Cr、9SiCr、W6Mo5Cr4V2）钢，淬火温度选用 ℃， 采用 作为淬火介质，回火温度选用 ℃。
8．拟用9SiCr钢制造形状简单的冲头，回答以下问题： （1）写出其简明生产工艺路线。 （2）画出各热处理工艺曲线图（注明温度、冷却介质） （3）写出各热处理工序后得到的组织名称及硬度范围。
认真细心读懂题意，反复琢磨关键词语。 冷静回顾知识要点，有的放矢分析考题。 考试期间注意时间，答题遵循先易后难。 若想考出优良成绩，重在理解基本概念。 平时刻苦考前复习，即使缺失也不遗憾。
21．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 。
22．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）。 (1)选择一种比较合适的材料； (2)写出简明加工工艺路线； (3)说明工艺路线中各个热处理环节的目的。
6. 加工壁厚为10mm的轴承套圈，选用 （只选一种） （20、 W18Cr4V、 CrWMn、 45、 9Mn2V、40Cr、 GCr15SiMn、GCr15）钢比较好，淬火温度选用 ℃， 采用 作为淬火介质，回火温度选用 ℃较合适。
7. A组元的含量为85％，B组元的含量为15％，它们所形 成的固相为单相合金，B组元随机分布在A组元中，这种 固相称为 ，其中A组元称为 ，B组元称为 。已 知B组元属于面心立方，若它们能形成无限固溶体，则A 组元的晶体结构类型属于 （体心立方、密排六方、 面心立方、不确定）。
11. 如果用20CrMnTi钢制造齿轮，其一般的简明加工路 线是 。 当最终热处理全部完成后，其表层组织由表及里为 + + ，具有高的 疲劳强度、 疲劳强度和 高的 性，而心部在淬透的情况下为 组织， 具有良好的 力学性能。 如果齿面的曲率半径增大或承受的接触应力增大， 齿面的硬化层深度应该相应 （减小，增加），这是 通过 （延长，缩短）渗碳时间实现的。低温回火后 通过 处理可以进一步提高齿轮的弯曲疲劳强度。 12. 简述渗碳、渗氮和碳氮共渗三种化学热处理方法对零 件对的表面硬度、耐磨性、热处理变形、疲劳强度、渗 层深度等五个方面的异同。
机械工程材料基础知识综合应用举例
一、简答题 1.金属材料在固态下一般具有的特性是:
良好的导电、导热性；不透明，有金属光泽; 较高的强度、良好的塑性；有正的电阻 温度系数。
2.下列元素中: Al、Ni、W、Si、Mo、S、Mn、V、Ti
属于弱碳化物形成的元素是: 属于强碳化物形成的元素是: 属于非碳化物形成的元素是: Mn W、Mo、V、Ti Al、 Ni 、 Si
5．铁丝易折弯，铸铁易破裂，为什么？
6．为什么钢铆钉用低碳钢（ωc=0.25%)制作？
7．为什么绑扎物体一般用铁丝（镀锌低碳钢丝）， 而起重机钢丝绳却用60钢（ωc=0.60%)制成？
四、问答思考题 1． A、B合金相图属于共晶相图，A组元的熔点为 330℃，B组元的熔点为200℃，共晶转变温度为160℃， 共晶合金中B的质量分数为60%，B在α（以A为溶剂的 固溶体）中的最大溶解度为10%，A在β（以B为溶剂的 固溶体）中的最大溶解度为5%，室温下两组元互不相 溶（溶解度为0）。画出相图，将题中给出的3个温度和 3个成分点以及各区域的相组成标在相图上。
6．拟用GCr15钢制造一种小型拔丝模，回答以下问题： （1）写出其简明生产工艺路线。 （2）画出各热处理工艺曲线图（注明温度、冷却介质） （3）写出各热处理工序后得到的组织名称及硬度范围。
7．已知A、B二元合金相图属于匀晶相图，A组元的 熔点为500℃，B组元的熔点为300℃，400℃时液相L中 B的质量分数为60%，固相α中B的质量分数为40%。 (1) 画出该合金相图示意并标注各区域的相组成物。 (2) 计算wB=50%的合金在400℃时液相和固相的质量 分数。
13．已知某优质碳素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？
14．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20CrMnTi四种钢中 选择一种合适的材料； （2）画出最终热处理工艺曲线（注明温度范围）。
17．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、16Mn、CrWMn和20CrMnTi中选择一 种合适的材料并写出简明加工路线。
18．一个直径为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？
三、根据Fe－Fe3C相图，说明产生下列现象的原因。 1．完全退火后含碳量为1.0％的钢比含碳量为0.5％ 的钢硬度高。 2．钳工用手工锯锯T10、T12钢料时比锯10、20钢 料费力，锯条容易磨钝。 3．在室温下，含碳量为0.8％的钢其强度比含碳量 为1.2％的钢高。
4．含碳量为0.45％的钢加热到1200℃开始锻造，冷 却到800℃停止锻造。
19．一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。 20．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？
15．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。 16．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？
4．针对传递动力用的齿轮，回答以下问题。 （1）分析其一般受力情况和对材料性能的主要要求。 （2）模数m=5的齿轮，要求表面硬度为60~63HRC， 心部硬度为40~43HRC，渗碳层深度为1.0~1.3mm。选 用哪种钢比较合适，写出简明加工工艺路线并说明各个 热处理的目的。
5．某型号柴油机的凸轮轴，要求凸轮表面有高的硬度 （>50HRC），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。回答下列问题： （1）说明原45钢调质和高频淬火的目的及其热处理后 得到的组织。 （2）改用15钢后，仍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，应采用何种 热处理工艺？分析所选工艺能满足所要求的性能的原因