機(jī)械工程材料知識綜合應(yīng)用舉例市公開課一等獎省賽課獲獎?wù)n件

機(jī)械工程材料基礎(chǔ)知識綜合應(yīng)用舉例1.金屬材料在固態(tài)下普通含有特征是:良好導(dǎo)電、導(dǎo)熱性；不透明，有金屬光澤;較高強(qiáng)度、良好塑性；有正電阻溫度系數(shù)。屬于弱碳化物形成元素是:Mn屬于強(qiáng)碳化物形成元素是:W、Mo、V、Ti屬于非碳化物形成元素是:Al、Ni、Si3.

碳溶入α-Fe形成固溶體屬于 間隙固溶體；Cr溶入α-Fe形成固溶體屬于置換固溶體；

Cu與Ni能夠形成無限固溶體。2.以下元素中:Al、Ni、W、Si、Mo、S、Mn、V、Ti一、簡答題

機(jī)械工程材料知識綜合應(yīng)用舉例第1頁4.由Pb-Sn相圖可知，純Sn熔點(diǎn)為

℃，共晶成份中Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

％，在共晶溫度下Sn在α固溶體中最大溶解度為

％，共晶點(diǎn)對應(yīng)Sn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

％（教材P52圖3-11）5.一個直徑為20mm軸，要求σb＞700Mpa且綜協(xié)力學(xué)性能很好。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，同時又能滿足性能要求，選?。ㄖ贿x一個）

（20、T10、45、3Cr2W8V、40Cr、9SiCr、W6Mo5Cr4V2）鋼，淬火溫度選取

℃，采取

作為淬火介質(zhì)，回火溫度選取

℃。6.加工壁厚為10mm軸承套圈，選取

（只選一個）（20、W18Cr4V、CrWMn、45、9Mn2V、40Cr、GCr15SiMn、GCr15）鋼比很好，淬火溫度選取

℃，采取

作為淬火介質(zhì)，回火溫度選取

℃較適當(dāng)。機(jī)械工程材料知識綜合應(yīng)用舉例第2頁7.A組元含量為85％，B組元含量為15％，它們所形成固相為單相合金，B組元隨機(jī)分布在A組元中，這種固相當(dāng)為

，其中A組元稱為

，B組元稱為

。已知B組元屬于面心立方，若它們能形成無限固溶體，則A組元晶體結(jié)構(gòu)類型屬于

（體心立方、密排六方、面心立方、不確定）。8.設(shè)A、B組元熔點(diǎn)分別為1450℃和1080℃，它們在液態(tài)和固態(tài)都無限互溶，則這兩種組元組成二元相圖叫作二元

相圖；先結(jié)晶固溶體中含

組元多，后結(jié)晶固溶體中含

組元多，這種成份不均勻現(xiàn)象稱為

，經(jīng)過

工藝能夠減輕或消除這種現(xiàn)象。機(jī)械工程材料知識綜合應(yīng)用舉例第3頁9.為了降低鋼硬度便于機(jī)加工可采取

工藝；為使零件取得高強(qiáng)度、硬度和耐磨性可采取

工藝；為了提升零件局部硬度和耐磨性能夠采取

工藝；為了提升淬火零件塑性和韌性能夠采取

工藝。（低溫回火、時效、表面淬火、高溫回火、淬火、正火、退火）10.對于汽車、拖拉機(jī)變速箱中傳動齒輪普通可選取

鋼經(jīng)過

處理后使用；而對承受載荷較小，但對尺寸精度要求非常高齒輪能夠選取

鋼經(jīng)過

處理后使用；

對于承受載荷不大、對精度要求也不是太高機(jī)床變速箱中齒輪可選取

鋼經(jīng)過

處理后使用。（可供選擇材料為45、40Cr、20Cr、20CrMnTi、38CrMoAl、3Cr2W8V、20Cr2Ni4WA）機(jī)械工程材料知識綜合應(yīng)用舉例第4頁11.假如用20CrMnTi鋼制造齒輪，其普通簡明加工路線是

。當(dāng)最終熱處理全部完成后，其表層組織由表及里為

++

，含有高

疲勞強(qiáng)度、

疲勞強(qiáng)度和高

性，而心部在淬透情況下為

組織，含有良好

力學(xué)性能。假如齒面曲率半徑增大或承受接觸應(yīng)力增大，齒面硬化層深度應(yīng)該對應(yīng)

（減小，增加），這是經(jīng)過

（延長，縮短）滲碳時間實(shí)現(xiàn)。低溫回火后經(jīng)過

處理能夠深入提升齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度。12.簡述滲碳、滲氮和碳氮共滲三種化學(xué)熱處理方法對零件正確表面硬度、耐磨性、熱處理變形、疲勞強(qiáng)度、滲層深度等五個方面異同。機(jī)械工程材料知識綜合應(yīng)用舉例第5頁13．已知某優(yōu)質(zhì)碳素鋼經(jīng)完全退火后珠光體體積分?jǐn)?shù)為59%。（1）計(jì)算該鋼含碳量并給出鋼號。（2）該鋼能否制造直徑為φ30mm軸類零件？為何？（3）能否制造直徑為φ300mm軸類零件？為何？

14．蒸汽閥門閥桿對綜協(xié)力學(xué)性能要求較高，同時要求含有一定耐腐蝕性。（1）在1Cr18Ni9Ti、2Cr13、45和20CrMnTi四種鋼中選擇一個適當(dāng)材料；（2）畫出最終熱處理工藝曲線（注明溫度范圍）。機(jī)械工程材料知識綜合應(yīng)用舉例第6頁15．某尺寸較大軸承套圈試生產(chǎn)時選取GCr15，淬火后心部總出現(xiàn)較多屈氏體組織不能滿足要求。（1）分析出現(xiàn)屈氏體原因；（2）改用哪種鋼比較適當(dāng)？（3）畫出預(yù)先熱處理和最終熱處理工藝曲線。16．某零件用45鋼制造，淬火時用水作冷卻介質(zhì)，淬硬層深度不能滿足要求。倉庫中有40Cr、50、40和60Si2Mn四種材料。（1）選取哪種鋼比較適當(dāng)？（2）淬火時選取哪種淬火介質(zhì)比較適當(dāng)？（3）回火溫度選在什么溫度范圍內(nèi)比較適當(dāng)？機(jī)械工程材料知識綜合應(yīng)用舉例第7頁17．針對汽車或拖拉機(jī)傳遞動力齒輪回答以下問題。（1）分析主要失效形式和對性能主要要求；（2）在45、16Mn、CrWMn和20CrMnTi中選擇一個適當(dāng)材料并寫出簡明加工路線。18．一個直徑為φ60mm軸，要求抗拉強(qiáng)度大于900MPa且綜協(xié)力學(xué)性能很好，當(dāng)前倉庫中有25、40Cr、GCr15、9SiCr四種材料可供選取。問：（1）選哪種材料最適當(dāng)（簡明說明理由）；（2）畫出最終熱處理工藝曲線（要求給出溫度范圍），為何要選取這種工藝？機(jī)械工程材料知識綜合應(yīng)用舉例第8頁19．一個零件需要切削加工，批量很大，要求材料含有良好加工性能，抗拉強(qiáng)度大于450MPa，延伸率大于30%，其它性能沒有要求?；卮穑海?）選擇一個最適當(dāng)材料；（2）寫出簡明加工路線；（3）所選材料與45鋼相比有哪些優(yōu)點(diǎn)。20．某零件用45鋼制造，淬火時用水作冷卻介質(zhì)，要求淬硬層深度為8mm，實(shí)際得到淬硬層深度為3mm。倉庫中有40CrMn、50、40和5CrMnMo四種材料。（1）選取哪種鋼比較適當(dāng)？（2）淬火時選取哪種淬火介質(zhì)比較適當(dāng)？（3）回火溫度選在什么溫度范圍內(nèi)比較適當(dāng)？機(jī)械工程材料知識綜合應(yīng)用舉例第9頁21．說明高碳鋼慣用預(yù)先熱處理工藝；畫出工藝曲線并進(jìn)行簡明分析；說明預(yù)先熱處理目標(biāo)。22．某機(jī)床主軸（直徑約φ40mm），要求有良好綜協(xié)力學(xué)性能，軸頸部分要求耐磨（50~55HRC）。(1)選擇一個比較適當(dāng)材料；(2)寫出簡明加工工藝路線；(3)說明工藝路線中各個熱處理步驟目標(biāo)。

機(jī)械工程材料知識綜合應(yīng)用舉例第10頁4．若用CrWMn鋼制造圓板牙或絲錐等薄刃刀具，應(yīng)采取何種熱處理工藝（包含預(yù)先熱處理和最終熱處理）？試分析各熱處理工藝作用及其所得組織。1．CrWMn鋼淬火加熱溫度與T10鋼相比哪個高？為何？2．直徑均為φ30mmT10鋼和CrWMn鋼，加熱透燒后均在油中冷卻，取得淬硬層深度相同嗎？為何？3．為何用T10鋼制造刀具刃部受熱至200~250℃其硬度和耐磨性已快速下降，以致于失效；而CrWMn鋼制造刀具刃部在230~250℃條件下工作，硬度仍不低于60HRC，且耐磨性能良好，尚可維持正常工作？二、分析比較CrWMn合金工具鋼與T10碳素工具鋼機(jī)械工程材料知識綜合應(yīng)用舉例第11頁1．完全退火后含碳量為1.0％鋼比含碳量為0.5％鋼硬度高。2．鉗工用手工鋸鋸T10、T12鋼料時比鋸10、20鋼料費(fèi)勁，鋸條輕易磨鈍。3．在室溫下，含碳量為0.8％鋼其強(qiáng)度比含碳量為1.2％鋼高。4．含碳量為0.45％鋼加熱到1200℃開始鑄造，冷卻到800℃停頓鑄造。三、依據(jù)Fe－Fe3C相圖，說明產(chǎn)生以下現(xiàn)象原因。機(jī)械工程材料知識綜合應(yīng)用舉例第12頁5．鐵絲易折彎，鑄鐵易破裂，為何？7．為何綁扎物體普通用鐵絲（鍍鋅低碳鋼絲），而起重機(jī)鋼絲繩卻用60鋼（ωc=0.60%)制成？6．為何鋼鉚釘用低碳鋼（ωc=0.25%)制作？機(jī)械工程材料知識綜合應(yīng)用舉例第13頁1．A、B合金相圖屬于共晶相圖，A組元熔點(diǎn)為330℃，B組元熔點(diǎn)為200℃，共晶轉(zhuǎn)變溫度為160℃，共晶合金中B質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%，B在α（以A為溶劑固溶體）中最大溶解度為10%，A在β（以B為溶劑固溶體）中最大溶解度為5%，室溫下兩組元互不相溶（溶解度為0）。畫出相圖，將題中給出3個溫度和3個成份點(diǎn)以及各區(qū)域相組成標(biāo)在相圖上。四、問答思索題

2．?dāng)M用T10A鋼制造形狀簡單沖頭，回答以下問題。（1）寫出其簡明生產(chǎn)工藝路線。（2）畫出各熱處理工藝曲線圖（注明溫度、冷卻介質(zhì)）（3）寫出各熱處理工序后得到組織名稱及硬度范圍機(jī)械工程材料知識綜合應(yīng)用舉例第14頁3．有兩種含碳量不一樣鐵碳合金，它們室溫平衡組織各由兩種組織組成，它們都有珠光體組織，珠光體質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為90%?；卮鹨韵聠栴}。(1)分別寫出這兩種合金組織名稱。(2)計(jì)算這兩種合金含碳量。(3)計(jì)算這兩種合金室溫下α相和Fe3C相質(zhì)量分?jǐn)?shù)。4．針對傳遞動力用齒輪，回答以下問題。（1）分析其普通受力情況和對材料性能主要要求。（2）模數(shù)m=5齒輪，要求表面硬度為60~63HRC，心部硬度為40~43HRC，滲碳層深度為1.0~1.3mm。選取哪種鋼比較適當(dāng)，寫出簡明加工工藝路線并說明各個熱處理目標(biāo)。機(jī)械工程材料知識綜合應(yīng)用舉例第15頁5．某型號柴油機(jī)凸輪軸，要求凸輪表面有高硬度（>50HRC），而心部含有良好韌性（Ak>40J），原采取45鋼調(diào)質(zhì)處理再在凸輪表面進(jìn)行高頻淬火，最終低溫回火，現(xiàn)因工廠庫存45鋼已用完，只剩15鋼，擬用15鋼代替?；卮鹨韵聠栴}：（1）說明原45鋼調(diào)質(zhì)和高頻淬火目標(biāo)及其熱處理后得到組織。（2）改用15鋼后，仍按原熱處理工序進(jìn)行能否滿足性能要求？為何？（3）改用15鋼后，為到達(dá)所要求性能，應(yīng)采取何種熱處理工藝？分析所選工藝能滿足所要求性能原因機(jī)械工程材料知識綜合應(yīng)用舉例第16頁7．已知A、B二元合金相圖屬于勻晶相圖，A組元熔點(diǎn)為500℃，B組元熔點(diǎn)為300℃，400℃時液相L中B質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%，固相α中B質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%。(1)畫出該合金相圖示意并標(biāo)注各區(qū)域相組成物。(2)計(jì)算wB=50%合金在400℃時液相和固相質(zhì)量分?jǐn)?shù)。6．?dāng)M用GCr15鋼制造一個小型拔絲模，回答以下問題：（1）寫出其簡明生產(chǎn)工藝路線。（2）畫出各熱處理工藝曲線圖（注明溫度、冷卻介質(zhì)）