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方法。

36、 精密镗床主轴，载荷大、精度要求非常高以及热处理后变形应很小，应选用 钢，采用 热处理方法。中型载重汽车半轴应选用 钢，采用 热处理方法。 37、 C618机床变速箱齿轮工作转速较高，性能要求：齿的表面硬度为50～56HRC,齿心部硬度为22～25HRC，整体强度σb=760～800MPa，整体韧性αK=40～60J／cm2。应选 钢并进行 处理。

(35，45，20CrMnTi，38CrMoAl，0Cr18Ni9Ti，T12)

(调质+氮化，水淬，回火，调质，淬火+低温回火，渗碳+淬火+低温回火)

38、 有一轴类零件，工作中主要承受交变弯曲应力和交变扭转应力；同时还受到振动和冲击，轴颈部分还受到磨擦磨损。该轴直径30mm，选用45钢制造。 ① 试拟订该零件的加工工艺路线； ② 说明每项热处理工艺的作用；

③ 试述轴颈部分从表面到心部的组织变化。 39、 判断以下几条工艺路线是否正确：

(1) 用20CrMnTi钢制造的载重汽车变速箱齿轮：下料→锻造→渗碳→预冷淬火→高温回火→机加工→正火→喷丸→磨齿。

(2) 用45钢制造的C618机床变速箱齿轮：下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→高频淬火→低温回火→精磨

(3) 用T12钢制造的钢锉，硬度要求60～64HRC：热轧钢板下料→机加工→球化退火→正火→淬火→低温回火→校直。

40、 一重要螺栓起联接紧固作用，工作时主要承受拉力。要求整个截面有足够的抗拉强度、屈服强度、疲劳强度和一定的冲击韧性。 ① 试选用何种材料，选用该材料理由是什么? ② 试制订该零件的加工工艺路线。

③ 说明每项热处理工艺的作用和得到什么组织?

4l、 “用低碳钢制造的齿轮，不经表面处理和化学处理，其齿面硬度可达58～60HRC，该说法正确吗? 为什么?

42、 车床主轴要求轴颈部位的硬度为56～58HRC，其余地方为20～24HRC，其加工工艺路线如下：锻造→正火→机加工→轴颈表面淬火→低温回火→磨加工。请说明： （1）车床主轴应选用何种材料； （2）正火的目的和大致的热处理工艺； （3）表面淬火的目的和大致的热处理工艺； （4）低温回火的目的和大致的热处理工艺； （5） 轴颈表面的组织和其余地方的组织。

43、 用40C r钢制造模数为3mm的齿轮，其工艺路线为：下料(棒料) →锻造毛坯→正火→粗加工→调质→精加工→表面淬火→低温回火→粗磨。请说明正火、调质、表面淬火和低温

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回火等热处理工艺的目的，工艺条件。(只要求写明加热条件及冷却方法，不要求具体温度)和组织。

44、 某汽车齿轮选用20CrMnTi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

请回答上述工艺路线中①、②、③和④的热处理工艺的目的及工艺。

45、对某柴油机曲轴的技术要求如下：σb≥650MPa，αK≥15J／cm2，轴硬度为240～300HBS，轴颈硬度≤55HRC，试合理选择材料，制定生产工艺路线和各热处理工序的工艺规范。

46、 机器零件一般都用结构钢制造，但某些零件选用工具钢也能获得良好的使用性能。试举例说明哪些零件可选用工具钢制造，为什么?

47、 从T8、9SiCr、W18Cr4V及65Mn中选用一种钢制作木工刀具，说明理由，并写出工艺流程。

48、 指出下列牌号的金属材料各属哪一类? 并各举一应用实例。

5CrNiMo，QT600—3，16Mn，GCrl5，H70, HT300，20CrMnTi，W6Mo5Cr4V2，40Cr，45，1Crl8Ni9Ti，60Si2Mn，T12，9SiCr，ZGMnl3—l

49、 选择以下零件常用的材料：机床导轨通常选用 (铸钢，灰铸铁，白口铸铁，球墨铸铁)，机床床身材料应选用 (球墨铸铁，麻口铸铁，白口铸铁，灰铸铁)，工作条件繁重的连杆螺栓，要求高强度和高的冲击韧性，应选用 (40Cr，45, 5CrNiMo，60Si2Mn)，汽轮机叶片所用材料应是 (1Crl3，40Cr，65Mn, W18Cr4V)，木工工具应选用 (9SiCr，T8，W18Cr4V，Crl2)。

50、 从所给出的材料中，选定以下汽车零件适用的钢材，并说明其热处理方法，或使用状态：20CrMnTi，W18Cr4V、HT200、16Mn、40Cr、l Crl8Ni9Ti、65Mn。

51、 JN—150型载重汽乍(载重量为8t)变速箱中的第二轴二、三档齿轮要求心部抗拉强度σb≥1100MPa，冲击韧度αK=70J／cm2；齿表面硬度≥58～60HRC, 心部硬度≥33～35HRC，试合理选择材料、制定生产工艺流程及各热处理工序的工艺规范。

52、 试根据下列使用条件和对性能的要求指出应选用的材料、热处理方法和金相组织。 (1) 不需润滑的低速无冲击齿轮；

(2) 受中等载荷(σb≥400MPa)，载蒸汽及海水腐蚀条件下工作的齿轮，要求硬度不小于

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100HBS。

(3) 受中等载荷(σb≥500MPa)，高速、受冲击、模数小于5mm的机床齿轮。

(4) 受重载(σb≥800MPa)、高速、要求热处理变形小的齿轮，齿面硬度为65～66HRC。 (5) 坐标镗床主轴，要求表面硬度≥850HV，心部硬度为260～280HBS，在滑动轴承内工作，精度要求极高。

53、 试选择一般功率、中等速度的内燃机曲轴轴颈轴承和连杆轴承的合金牌号，指出其金相组织和力学性能，，能否选用GCrl5钢制造? 为什么? 54、选用两种塑料制造巾等载荷的齿轮，说明选材的依据。

55、 分析汽车上所用零件材料。说明哪些是用碳钢、合金钢、铸铁和有色金属制成，各举出两种零件名称。它们都采用何种热处理方法? 哪些零件是用塑料制成的?

自测题——材料成形工艺部分

一、名词解释

铸造、热影响区、焊接、热应力、可锻性

二、填空题

1、锻压生产的实质是（ ），所以只有（ ）材料适合于锻造。

2、铸件的凝固方式包括（ ）、（ ）和（ ）三种。一般来说（ ）凝固方式时，合金的充型能力强。

3、铸钢铸造性能差的原因主要是（ ）和（ ）。

4、影响合金锻造性能的内因有（ ）和（ ）两方面，外因包括（ ）、（ ） （ ）和（ ）。

5、冲压的基本工序包括（ ）和（ ）两大类。 6、绘制自由锻件图时应考虑（ ）、（ ）和（ ）等工艺参数问题。 7、按焊接过程的特点，焊接方法可分为（ ）、（ ）和（ ）三大类。 8、手弧焊时，焊条的焊芯在焊接过程中的作用是（ ）和（ ）。

9、低碳钢的热影响区可分为（ ）、（ ）、（ ）和（ ）区等，其中（ ）和（ ）区对焊接接头质量影响最大。

10、焊接变形的基本形式有（ ）、（ ）、（ ）、（ ）、（ ） 11、模型锻造包括（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。 12、热变形是指（ ）温度以上的变形。 三、判断题（正确的打“√”，错误的打“×”）

1、铸造生产特别适合于制造受力较大或受力复杂的零件毛坯。 （ ） 2、铸件的变形是由于残留的铸造应力造成的。 （ ） 3、铸件的主要加工面和重要的工作面浇注时应朝上。 （ ）

4、铸件的分型面应尽量使重要的加工面和加工基准面在同一砂箱内，以保证铸件精度。（ ） 5、锻压可用于生产形状复杂、尤其是内腔复杂的零件毛坯。 （ ） 6、在通常锻造生产设备条件下，变形速度越大，锻造性越差。 （ ） 7、变形温度越高，锻造性越好。 （ ） 8、摩擦压力机特别是适合于再结晶速度较低的合金钢和有色金属的模锻。 （ ） 9、为了防止错模，模锻件的分模面选择应尽量使锻件位于一个模膛。 （ ） 10、拉伸模和落料模的边缘都应是锋利的刃口。 （ ）

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11、焊接结构在较差的条件下工作时应选用酸性焊条。 （ ） 12、焊接可以生产有密封性要求的结构。 （ ） 13、二氧化碳气体保护焊特别适合于焊接铝、铜、镁、钛及其合金。 （ ） 14、埋弧自动焊、氩弧焊和电阻焊都属于熔化焊。 （ ） 15、用直流弧焊电源焊接薄钢板或有色金属时，宜采用反接法。 （ ） 四、简答题

1、为保证产品质量、提高生产率等，焊缝布置的一般工艺原则有哪些方面？ 2、用以下两种方法制造的齿轮毛坯，哪种性能较好，说明理由。 （1）用等于齿轮直径的圆钢切割得到的圆状齿坯。

（2）用小于齿轮直径的圆钢镦粗得到的圆饼状齿坯。

3、某厂拟铸造一批力学性能要求不高的铸铁小件，要求越薄越好，请提出2——3个提高充型能力的措施。若合金的流动性不足时，容易产生哪些缺陷？ 4、变形模与落料模在结构上有哪些区别？

5、为防止铸件由于热应力而产生变形，从铸件设计和铸造工艺上应采取哪些措施？ 6、E4303是生产中常用的一种酸性焊条，这种焊条的主要特点有哪些？ 五、为下列零件的毛坯选择具体生产方法

发动机活塞、汽轮机叶片、机床主轴、机床床身、大口径铸铁污水管、锅炉筒体、子弹弹壳、 重要齿轮、汽车油箱、船体

六、请指出以下零件结构有何缺点？应如何改进设计。 1、铸件 2、自由锻件 3、焊接件 4、焊接件

工程材料学自测题一

（一） 填空题

1．绝大多数金属的晶体结构都属于（ ）（ ）（ ）三种典型的紧密结构。

2．液态金属结晶时，过冷度的大小与其冷却速度有关，冷却速度越大，金属的实际结晶温度越（ ），此时，过冷度越（ ）。 3．（ ）和（ ）是金属塑性变形的两种基本方式。

4．变形强化是一种非常重要的强化手段，特别是对那些不能用（ ）方法进行强化的材料。通过金属的（ ）可使其（ ）、（ ）显著提高。

5．球化退火是使钢中（ ）球状化的退火工艺，主要用于（ ）和（ ），其目的在于（ ），改善（ ）性能，并为后面的（ ）工序作准备。 6．共析碳钢奥氏体化过程（ ）（ ）（ ）和（ ）。 7．高速钢需要反复进行锻造的目的是（ ）

8．材料的失效形式包括（ ）（ ）和（ ）失效三种。

9．共析钢等温转变在高温区、中温区和低温区的转变产物各是（ ）（ ）和（ ）。 （二）是非题（请在正确的题后标出“√”，在错误的题后标出“×”）

1．金属晶体各向异性的产生，与不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同，致使原子的结合力大小不同等因素密切相关。 （ ） 2．合金的基本相包括固溶体、金属化合物和这两者的机械混合物三大类。 （ ）

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3．在铸造生产中，为使铸件的晶粒细化，可通过降低金属型的预热温度来实现。（ ） 4．淬火+高温回火处理称为调质处理。处理后获得回火索氏体组织，具有综合力学性能好的特点。 （ ） 5．固溶+时效处理是铝合金的主要强化手段之一。 （ ） 6．65Mn是低合金结构钢。 （ ） 7．马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，由奥氏体直接转变而来，因此，马氏体与转变前的奥氏体的含碳量相同。 （ ） 8．钢中的合金元素含量越多，则淬火后钢的硬度越高。 （ ） 9．某钢材加热条件相同时，小件比大件淬透性好。 （ ） 10．铸铁中犯人可锻铸铁是可以进行锻造的。 （ ） 三、画图和计算题

1．分别画出纯铁（110）、（111）晶面及[111]、[110]晶向。并指出当纯铁在室温下进行拉伸加工时应沿着上述哪个晶面、晶向产生变形即滑移？

2．按照下面给出的条件，示意画出二元合金的相图，并填出各区域的相组分或者组织组分（只填一种即可）。

已知：A、B组元在液态时无限溶解，在固态时能形成共晶，共晶成分为含B35%，A组元在B组元中有限固溶、溶解度在共晶温度时为15%，在室温时为10%，B组元在A组元中不能溶解。B组元比A组元硬度高。

3．现有A、B两种铁碳合金。A的显微组织为珠光体占75%，铁素体占25%，B的显微组织为珠光体占92%，二次渗碳体占8%，请计算并回答：

（1）这两种铁碳合金按照显微组织的不同分属于哪一类钢？ （2）这两种铁碳合金的含碳量各为多少？

4．在拉拔铜材的过程中，需要进行中间退火时，其退火温度约是多少？（即确定其再结晶退火的温度，铜的熔点是1083℃） 四、问答题

1．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、④四项热处理工艺的目的及工艺参数。 2．简答零件选材原则。

3．已知下列四种钢的成分，请按序号填出表格 序号 1 2 3 4 序号 1 2 3 4

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C/% 0.42 1.05 0.20 0.16 钢号 Cr/% 1.00 1.50 1.00 / 热处理方法 Mn/% / / / 1.40 主要用途举例