工程材料第四章

工程材料習(xí)題庫PAGE4-第四章結(jié)構(gòu)鋼及其選用單選題（本大題共23小題）1.影響鋼的冷脆性的主要元素是(B)。A.SB.PC.MnD.Si2.20CrMnTi鋼根據(jù)其所含的碳量和合金元素，在工業(yè)上主要作為一種（A）使用。A.合金滲碳鋼B.合金彈簧鋼C.合金調(diào)質(zhì)鋼D.滾動軸承鋼3.大多數(shù)合金元素均在不同程度上有細化晶粒的作用，其中細化晶粒作用最為顯著的有（C）。A.Mn,PB.Mn,TiC.Ti,VD.V,P4.除（A）元素外，其它合金元素溶于奧氏體后，均能增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性。A.CoB.CrC.MnD.Ti5.20CrMnTi鋼中Ti元素的主要作用是（C）。A.強化鐵素體B.提高淬透性C.細化晶粒D.提高回火穩(wěn)定性6.合金滲碳鋼滲碳后必須進行（C）熱處理。A.淬火+高溫回火B(yǎng).淬火+中溫回火C.淬火+低溫回火D.淬火+退火7.要制造一批銼刀，請選擇合適的材料（C）。A.45B.9Mn2VC.T12D.7Cr178.下列材料中淬硬性高的是（B）。A.18CrNi3B.9Mn2VC.40CrD.509.下列材料中油淬臨界直徑最大的是（A）。A.25Cr2Ni4WB.20MnVBC.40CrD.65Mn10.鋼中強碳化物形成元素是（C）A.Fe、MnB.Cr、CoC.V、TiD.Si、Mn11.影響鋼的熱脆性的主要元素是（A）A.SB.PC.MnD.Si12.制造手用鋸條應(yīng)當(dāng)選用（A）A.T12鋼經(jīng)淬火和低溫回火B(yǎng).Cr12Mo鋼經(jīng)淬火低溫回火C.65鋼淬火后中溫回火D.T8鋼經(jīng)淬火和高溫回火13.二次硬化是指（B）的硬化現(xiàn)象。A.滲碳處理后的二次淬火B(yǎng).某些鋼在回火后硬度進一步提高C.變形過程中強度、硬度升高D.某些鋼在淬火后硬度提高14.40MnVB鋼中V元素的主要作用是（B）A.強化鐵素體B.細化晶粒C.提高回火穩(wěn)定性D.提高淬透性15.40Cr鋼根據(jù)其所含的碳量和合金元素，在工業(yè)上主要作為一種（C）使用。A.滾動軸承鋼B.合金彈簧鋼C.合金調(diào)質(zhì)鋼D.合金滲碳鋼16.對形狀復(fù)雜，截面變化大的零件進行淬火時，應(yīng)選用（A）A.高淬透性鋼B.中淬透性鋼C.低淬透性鋼D.對淬透性能沒有要求17.60Si2Mn鋼根據(jù)其所含的碳量和合金元素，在工業(yè)上主要作為一種（B）使用。A.滾動軸承鋼B.合金彈簧鋼C.合金調(diào)質(zhì)鋼D.合金滲碳鋼18.對38CrMoAl鋼進行滲氮處理，滲氮時的加熱溫度為（B）A.Ac1以上B.Ac1以下C.Ac3以上D.Accm以上19.40鋼和40Cr鋼加熱到AC3以上保溫，隨爐冷后組織為鐵素體+珠光體，兩種鋼中珠光體的相對含量（C）A.相等B.40鋼比40Cr鋼多C.40Cr鋼比40鋼多D.珠光體含量與Cr元素?zé)o關(guān)20.以下屬于中合金鋼的是（C）（WE為合金元素的總含量）A.3％≤WE≤5％B.4％≤WE≤8％C.5％≤WE≤10％D.6％≤WE≤15％21.20CrMnTi鋼的滲C溫度范圍是（A）A.900～930℃B.800～820℃C.600～650℃22.合金元素不能做到（D）A.提高鋼的回火穩(wěn)定性B.改變C曲線的位置C.改變S點的位置D.消除第一類回火脆性23.中碳鋼的含碳量為（B）A.0.2％≤Wc≤0.3％B.0.25％≤Wc≤0.6％C.0.4％≤Wc≤1.0％D.0.35％≤Wc≤0.8％判斷題（本大題共23小題）1.20鋼比T12鋼的碳質(zhì)量分數(shù)要高。錯誤2.在退火狀態(tài)（接近平衡組織）45鋼比20鋼的塑性和強度都高。錯誤3.大部分合金元素溶于奧氏體后，能增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，提高鋼的淬透性。正確4.所有的合金元素都能提高鋼的淬透性。錯誤5.合金元素對鋼的強化效果主要是固溶強化。錯誤6.T8鋼與20MnVB相比，淬硬性和淬透性都較低。錯誤7.T8鋼比T12和40鋼有更好的淬透性和淬硬性。錯誤8.調(diào)質(zhì)鋼的合金化主要是考慮提高其紅硬性。錯誤9.合金元素均在不同程度上有細化晶粒的作用。錯誤10.40Cr鋼是合金滲碳鋼。錯誤11.20CrMnTi鋼是合金調(diào)質(zhì)鋼。錯誤12.GCr15是專用的合金工具鋼。錯誤13.鋼中的含硫量增加，其鋼的熱脆性增加。正確14.鋼中的含磷量增加，其鋼的熱脆性增加。錯誤15.鋼中的含磷量增加，其鋼的冷脆性增加。正確16.60Si2Mn鋼比T12和40鋼有更好的淬透性和淬硬性。錯誤17.20CrMnTi中Cr和Mn的作用是提高鋼的淬透性。正確18.在退火狀態(tài)20鋼比65鋼的塑性和強度都高。錯誤19.鉗工鋸T8、T12等鋼料時比鋸10、20鋼要費力，且鋸條易磨鈍。正確20.合金結(jié)構(gòu)鋼中常用的合金元素有Mn、、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、B等，其中主加元素是Mn、Si、Cr、Ni。正確21.鋼中合金元素愈多，則淬火后的硬度就愈高。錯誤22.除Co以外，幾乎所有的合金元素都能提高鋼的淬透性。正確23.GCr15是專用的滾動軸承鋼。正確填空題（本大題共6小題）1.碳素鋼按含碳量來分類，可分為：低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼，其含碳量分別為：（Wc＜0.25％）、（0.25％≤Wc≤0.6％）、（Wc＞0.6％）（注：請對應(yīng)填寫）。2.汽車齒輪通常用20CrMnTi鋼制造，其含碳量為（0.2%），鍛造之后切削加工之前進行（正火）熱處理，最終熱處理為（滲碳+淬火+低溫回火）。3.下列滲碳鋼中低淬透性的是（20Cr,20Mn2），中淬透性的是（20CrMnTi,,20MnTiB），高淬透性的是（18Cr2Ni4WA）。20CrMnTi,20Cr,20Mn2,20MnTiB,18Cr2Ni4WA4.滲碳鋼一般含碳量為（0.1—0.25%），調(diào)質(zhì)鋼一般含碳量為（0.25—0.5%），彈簧鋼一般含碳量為（0.5—0.9%）。5.合金結(jié)構(gòu)鋼中常加入的合金元素有：Cr,Ni,Si,Mn,Mo,B,Ti,V,W等。其中強烈阻止奧氏體晶粒長大的有（Ti,V），能消除高溫回火脆性的有（Mo,W）。6.下列鋼中屬于低合金結(jié)構(gòu)鋼的是（16Mn,15MnV），屬于滲碳鋼的是（20CrMnTi），屬于調(diào)質(zhì)鋼的是（40Cr,40MnVB,40CrNiMo），屬于彈簧鋼的是（60Si2Mn,65Mn）。40Cr,20CrMnTi,40MnVB,16Mn,60Si2Mn,15MnV,40CrNiMo,65Mn鍛造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→高頻淬火及回火→精磨正火改善切削加工性。調(diào)質(zhì)可以使齒輪具有較高力學(xué)性能，提高齒輪心部的強度和韌性，使齒輪能承受較大的彎曲應(yīng)力和沖擊力。調(diào)質(zhì)后的組織為回火索氏體，在表面淬火時變形更小。高頻淬火低溫回火后，表面是回火馬氏體，硬度高，耐磨。（2）38CrMoAl精密齒輪，承受中等載荷，精度要求高。工藝流程如下：鍛造→退火→粗車→調(diào)質(zhì)→半精滾齒→去應(yīng)力處理→精滾齒→剃齒→滲氮→珩齒退火改善鍛造組織，細化晶粒，調(diào)整硬度，提高切削加工性。調(diào)質(zhì)可獲較高的強度和韌性，調(diào)質(zhì)后的組織為回火索氏體。去應(yīng)力退火是為了消除切削加工中產(chǎn)生的應(yīng)力，減小變形，退火溫度應(yīng)低于調(diào)質(zhì)時的回火溫度而高于滲氮溫度20-30℃。滲氮之后，表層有0.5mm7.給下列主軸零件編制工藝流程，指出熱處理方法及其作用，最終熱處理后各部位組織和性能。（軸頸要求耐磨）（1)20Cr內(nèi)圓磨床砂輪主軸（軸頸Φ30mm，內(nèi)錐孔Φ25mm要求耐磨）（2)40Cr車床主軸（3)38CrMoAlA主軸【答案】：（1）20Cr內(nèi)圓磨床砂輪主軸（軸頸Φ30mm，內(nèi)錐孔Φ25mm要求耐磨）工藝流程：鍛造→正火→切削加工→滲碳→車螺紋→淬火+低溫回火→精磨。正火是為了獲得合適的硬度，便于切削加工，同時改善鍛造組織，為滲碳處理作準(zhǔn)備。滲碳之后使表面的含碳量提高到0.8%-1.0%，淬火+低溫回火后軸表面和內(nèi)錐孔表面是高碳的回火馬氏體組織，硬度高（58-60HRC），耐磨性好。心部由鐵素體、珠光體和低碳回火馬氏體組成，韌性好，耐沖擊。適用于中等載荷，心部強度要求不高，但轉(zhuǎn)速很高的場合。（2）40Cr車床主軸工藝流程：鍛造→退火→粗加工→調(diào)質(zhì)→軸頸部和內(nèi)錐孔表面淬火+低溫回火→精磨。退火是為了改善鍛造組織，細化晶粒，調(diào)整硬度，改善切削加工性。同時，為調(diào)質(zhì)處理作組織上的準(zhǔn)備。調(diào)質(zhì)后主軸有較高的強度和韌性,組織是回火索氏體。軸頸部和內(nèi)錐孔表面淬火+低溫回火后，表面是回火馬氏體，硬度高（52-57HRC），耐磨性好。心部組織不變，為回火索氏體。（3)38CrMoAlA坐標(biāo)鏜床主軸的工藝流程：鍛造→完全退火→粗加工→調(diào)質(zhì)→半精加工→低溫退火→粗磨→氮化→半精磨→油煮定性→精磨→油煮定性→研磨退火是為了獲得合適的硬度，便于切削加工，同時改善鍛造組織，為調(diào)質(zhì)處理作準(zhǔn)備。調(diào)質(zhì)是為了獲得綜合力學(xué)性能好的回火索氏體組織。低溫退火（550—600℃，保溫3-4h）是為了消除切削加工造成的內(nèi)應(yīng)力，減小最終熱處理變形，退火溫度要低于調(diào)質(zhì)的回火溫度20-30℃。在精加工工序中安排的油煮定性（亦稱人工時效，1408.鏜床鏜桿（Φ60mm），在重載荷下工作，精度要求極高，并在滑動軸承中運轉(zhuǎn)，要求鏜桿表面有極高的硬度，心部有較高的綜合機械性能，材料選用38CrMoAlA。該零件應(yīng)采用何種預(yù)先熱處理和最終熱處理？為什么？熱處理后的組織分別是什么？【答案】：預(yù)先熱處理：（1）鍛坯退火，降低硬度，改善切削加工性。（2)粗加工后進行調(diào)質(zhì)。由于氮化層很?。s0.5mm），且較脆，因此要有較高強度的心部組織需通過調(diào)質(zhì)處理。38CrMoAlA鋼屬高淬透性的調(diào)質(zhì)鋼，940±10℃加熱保溫后油冷,620-650最終熱處理：磨削加工后進行滲氮處理，以使表面獲得高硬度的滲氮層。熱處理后心部主要是回火索氏體，表面是高硬度的氮化層。9.某汽車變速箱齒輪，要求齒面硬度高（耐磨），心部韌性好（耐沖擊），同時具有高的抗彎強度（承受重載）,待選材料：H70、20CrMnTi、T10、GCr15、60Si2Mn、Q390、2Cr13、LC4、Cr12MoV1）試為其選擇正確的材料2）鋼中合金元素的主要作用3）鋼中含碳量為_________4）根據(jù)工序正確安排生產(chǎn)過程的工藝路線：噴丸、鍛造、正火、滲碳、下料、粗加工、淬火加低溫回火、精磨5）熱處理目的正火目的—滲碳目的—淬火加低溫回火的目的—【答案】：（1）選擇材料：汽車變速箱齒輪的工作條件比較繁重，因此在耐磨性、疲勞強度、心部強度和沖擊韌性等方面要求較高，選用20CrMnTi鋼制造并經(jīng)滲碳淬火低溫回火處理后使用是比較合理的。另外，汽車齒輪的批量大，對材料的工藝性能要給以足夠的重視。20CrMnTi正火后的切削加工性較好，也有較好的淬透性，可采用油冷淬火，過熱傾向不大，滲碳后可預(yù)冷直接淬火。從工藝性方面考慮選用20CrMnTi鋼也是合理的。（2）鋼中合金元素的主要作用：Cr,Mn提高鋼的淬透性；Ti是強碳化物形成元素，Ti加入鋼中有細化晶粒，抑制鋼件在滲碳時發(fā)生過熱的作用。（3）鋼中含碳量為0.2%（4）工藝路線：下料→鍛造→正火→粗加工→滲碳→預(yù)冷淬火→低溫回火→噴丸→精磨（5）熱處理目的正火目的—改善鍛造狀態(tài)的不正常組織，調(diào)整硬度，以利切削加工。滲碳目的—使工件表面含碳量增高。淬火加低溫回火的目的—使表面獲得高碳回火馬氏體，硬度高，耐磨；心部獲得韌性好，耐沖擊的索氏體+細珠光體+低碳回火馬氏體的組織。簡答題（本大題共8小題）1.在正常奧氏體化加熱條件下，比較20CrMnTi、35、T8、40Cr四個鋼號的淬透性和淬硬性，并說明理由?！敬鸢浮浚捍阃感杂筛叩降鸵来螢椋?0CrMnTi、40Cr→T8鋼→35鋼。因為鋼的淬透性取決于鋼的含碳量和合金元素的種類及含量，含碳量越靠近共析成分的鋼淬透性越好；大多數(shù)合金元素（除Co）都有提高鋼淬透性的作用，加入多種合金元素對淬透性影響比單一元素的作用要大。淬硬性由高到低依次為：T8→40Cr→35→20CrMnTi。淬硬性是指鋼淬火后所形成的馬氏體組織所能達到的最高硬度，主要取決于馬氏體的碳濃度。2.合金結(jié)構(gòu)鋼中Mn、Cr、Ni元素對馬氏體開始轉(zhuǎn)變點Ms有何影響？對鋼中殘余奧氏體數(shù)量有何影響？【答案】：合金元素Mn、Cr、Ni降低馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度，并增加殘余馬氏體量。Mn的作用最明顯，其次是Cr和Ni。3.某汽車變速箱齒輪用20CrMnTi制造，必須進行下列各加工：切削加工，鍛造，最終熱處理，下料，預(yù)先熱處理，精磨，噴丸，試回答：1）材料的含碳量及各元素的含量為多少？各合金元素的作用是什么？2）正確安排其生產(chǎn)工藝路線，不可隨意增減，并寫出熱處理的工藝名稱、所得組織、力學(xué)性能特點?！敬鸢浮浚?）平均含碳量為0.2%，Cr、Mn含量1%左右，T含量0.1%左右。鋼中合金元素的主要作用：Cr,Mn提高鋼的淬透性；Ti是強碳化物形成元素，Ti加入鋼中有細化晶粒，抑制鋼件在滲碳時發(fā)生過熱的作用。2）下料→鍛造→正火→切削加工→滲碳→油冷淬火→低溫回火→噴丸→精磨正火的組織：細珠光體+均勻分布的鐵素體。滲碳淬火+低溫回火的組織：表面組織主要是高碳回火馬氏體。心部組織與鋼的淬透性和零件尺寸有關(guān)，完全淬透時為低碳回火馬氏體和少量鐵素體，多數(shù)情況下為托氏體、少量回火馬氏體及少量鐵素體。力學(xué)特點：表面硬度高，耐磨性好，疲勞強度較高，力學(xué)性能比表面淬火高。心部具有高的強度及良好的韌性和很低的缺口敏感性。4.欲做下列零件：小彈簧、螺釘、手鋸條、齒輪，試為其各選一材料（待選材料：Q195、45、65Mn、T10）?！敬鸢浮浚盒椈桑?5Mn；螺釘：Q195；手鋸條：T10；齒輪：455.某汽車變速箱齒輪，要求齒面硬度≥58HRC，試選一材料，制定預(yù)備熱處理和最終熱處理工藝，指出熱處理后的組織。（待選材料：T10、40Cr、GCr15、Q235）【答案】：選擇材料：40Cr預(yù)備熱處理工藝：正火處理，加熱到860～900℃保溫，空冷。硬度在175～225HB，組織為均勻分布的片狀珠光體和鐵素體。最終熱處理工藝：氣體碳氮共滲（820～850℃，表面C=0.7～1.0%，N=0.2～0.4%），共滲后直接淬火+低溫回火。最終組織為：共滲層表面組織由細片狀回火馬氏體、適量的粒狀碳氮化合物以及少量的殘余奧氏體組成。6.連桿螺栓，硬度要求30～38HRC，試選一材料，制定最終熱處理工藝，指出最終組織。（待選材料：20CrMnTi、GCr15、T10、40Cr、Q235）【答案】：連桿螺栓是發(fā)動機上的一個重要連