工程材料大作业题目及答案

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1、工程材料大作业题目及答案机电13级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

2、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.拟用T10制造形状简单的车刀，工艺路线为：锻造—热处理—机加工—热处理—磨加工（1）试写出各热处理工序的名称并指出各热处理工序的作用；（2）指出最终热处理后的显微组织及大致硬度；（3）制定最终热处理工艺规定（温度、冷却介质）答：（1）球化退火，作用：利于切削加工。得到球状珠光体，均匀组织，细化晶粒，为后面淬火处理作用组织准备。淬火+低温回火，作用：使零件获得较高的硬度、耐磨度和韧性，消除淬火内应力，稳定组织和尺寸。（2）显微组织：M回+Cm，大致硬

3、度：60HRC（3）工艺规定：760℃水淬火+200℃回火3.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）原45钢各热处理工序的作用：凸轮轴要求整体抗冲击，凸轮部分要耐磨，所以整体调质处理，

4、凸轮表面高频淬火处理提高表面硬度。（2）不能，表面硬度不够（3）表面要渗碳处理4.某汽车齿轮选用20CrMnTi材料制作，其工艺路线如下：下料——锻造——正火①切削加工——渗碳②淬火③低温回火④喷丸——磨削加工。请分别说明上述①、②、③和④项热处理工艺的目的及组织。答：①调整硬度②细化晶粒③获得马氏体④消除或减少淬火内应力，稳定工件尺寸。①正火：对于低、中碳的亚共析钢而言，正火的目的是调整硬度，便于切削加工，细化晶粒，提高力学性能，为淬火作组织准备，消除残作内应力，防止在后续加热或热处理中发生开裂或形变。使用组织为：铁素体加索氏体。②渗碳：提高工件表面硬度

5、、耐磨性及其疲劳强度，同时保持工件心部良好的韧性和塑性。使用组织：表层为高碳回火马氏体+颗粒碳化物+少量残余奥氏体，心部为低碳回火马氏体+铁素体。③淬火：获得马氏体组织，提高工件的硬度，获得相应的力学性能。使用组织：淬火马氏体。④低温回火：减少或消除淬火内应力，稳定工件尺寸，获得工艺所要的力学性能。使用组织：回火马氏体。对20CrMnTi的研究20CrMnTi是渗碳钢，渗碳钢通常为含碳量为0.17%-0.24%的低碳钢。汽车上多用其制造传动齿轮，是中淬透性渗碳钢中CrMnTi钢，其淬透性较高，在保证淬透情况下，特别是具有较高的低温冲击韧性。20CrMnTi

6、表面渗碳硬化处理用钢。良好的加工性，加工变形微小，抗疲劳性能相当好。主要用途有：用于轴类，活塞类零配件以及汽车，飞机各种特殊零件部位。特性及适用范围：是性能良好的渗碳钢，淬透性较高，经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部，具有较高的低温冲击韧性，焊接性中等，正火后可切削性良好。用于制造截面<30mm的承受高速、中等或重载荷、冲击及摩擦的重要零件，如齿轮、齿圈、齿轮轴十字头等。是18CrMnTi的代用钢，广泛用作渗碳零件，在汽车.拖拉机工业用于截面在30mm以下，承受高速.中或重负荷以及受冲击.摩擦的重要渗碳零件，如齿轮.轴.齿圈.齿轮轴.滑动轴承的主轴

7、.十字头.爪形离合器.蜗杆等。化学成份碳C：0.17～0.23硅Si：0.17～0.3720CrMnTi20CrMnTi锰Mn：0.80～1.10铬Cr：1.00～1.30硫S：允许残余含量≤0.035磷P：允许残余含量≤0.035镍Ni：允许残余含量≤0.030铜Cu：允许残余含量≤0.030钛Ti：0.04～0.10力学性能：20CrMnTi20CrMnTi抗拉强度σb(MPa)：≥1080(110)屈服强度σs(MPa)：≥835(85)伸长率δ5(%)：≥10断面收缩率ψ(%)：≥45齿轮钢成品图齿轮钢成品图冲击功Akv(J)：≥55冲击韧性值αk

8、v(J/cm2)：≥69(7)硬度：≤217HB试样尺寸：试样毛坯