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W、M、V：形成碳化物提高耐磨性，提高回火稳定性；产生二次硬化提高耐磨性和红硬性。
3.指出下列合金钢的类别、用途及热处理特点：
40Cr；60Si2Mn；GCr15；9SiCr；40CrNiMo；Cr12MoV；5CrMnMo；1Cr18Ni9Ti。 答：40Cr、40CrNiMo：调质钢；重要的机器零件；调质处理。
5CrMnMo：热作模具钢；热锻模具；调质处理。 60Si2Mn：弹簧钢；较大尺寸的弹簧；淬火+中温回火。
GCr15：滚动轴承钢；滚动轴承、刃具；球化退火，淬火+低温回火。
9SiCr、GCr15：低合金刃具钢；低速刃具、冷作模具；球化退火，淬火+低温回火。 1Cr18Ni9Ti：奥氏体不锈钢；耐腐蚀件；固溶处理。
4.对拖拉机曲轴，根据其工作条件，如何选材？其热处理工艺如何制定？
答：曲轴工作时受交变弯曲应力、扭转应力和摩擦力，造成磨损和断裂。对功率较小的柴油机曲轴可选用球墨铸铁铸件，较大功率的一般选用45钢锻件。热处理采用调质处理+轴颈表面淬火。
5.汽车变速箱齿轮是在承受较强烈的冲击作用和受磨损的条件下进行工作的，对于这类构件，应如何选材和制定热处理工艺？
答：一般选用渗碳钢经过渗碳-淬火-低温回火处理。根据尺寸大小（主要是模数）选择不同淬透性的钢，一般选用中淬透性的20CrMnTi、20CrMnMo渗碳钢。根据模数大小确定渗层深度，根据渗层深度确定渗碳时间。
6．模数m为4.5的汽车圆柱直齿轮，承受大的冲击，要求心部性能：Rm＞900MPa，Re＞700MPa，Ku＞50J；要求表面硬度达到58~60HRC，问选用哪一种钢制造为宜？其生产工艺路线如何安排？并说明其热处理工艺方法及主要目的。
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答：材料选用中淬透性渗碳钢如20CrMnTi. 生产工艺路线：
下料→锻造→正火→机加工→渗碳预冷淬火+低温回火（→喷丸）→精加工
预先热处理采用正火，主要目的是得到合适的硬度便于机加工，消除锻造应力防止变形。 最终热处理采用渗碳预冷淬火+低温回火工艺。通过渗碳提高表层含碳量，经淬火低温回火后表面具有高硬度、高耐磨性、高的接触疲劳强度、高的疲劳强度，而心部具有较高强度和塑性、韧性，满足使用性能要求。
7．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（Ku>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，在心部强度足够的前提下应采用何种热处理工艺？
答：（1）调质处理使整体具有良好的综合力学性能，凸轮表面采用感应加热表面淬火和低温回火使其表面具有高硬度和高耐磨性。
（2）不能。由于低碳钢淬火高温回火后强度低，满足不了强度和硬度要求，凸轮表面经感应淬火低温回火后硬度和耐磨性低满足不了对耐磨性要求。
（3）渗碳预冷淬火加低温回火。经该处理后凸轮表面具有高硬度和高耐磨性，而心部为低碳回火马氏体具有较高强度和塑性、韧性。
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8． 已知直径为Φ65mm的轴，要求心部硬度为30~40HRC，轴颈表面硬度为50~55HRC，现库存45、20CrMnTi、40CrNi、40Cr四种钢，问选用哪种钢制造为宜？其生产工艺路线如何安排？说明其中的热处理工序的主要目的及画出其工艺曲线，注明加热温度、冷却介质。 答：40Cr，选用45钢淬透性低，20CrMnTi为渗碳钢（优先需用调质钢）。 工艺路线：
下料→锻造→退火→机加工→调质→精加工→轴颈处感应加热表面淬火+低温回火→精加工
预处理采用退火工艺，目的是为了细化组织、降低硬度提高切削机工性能，消除锻造应力防止变形和开裂。
最终热处理采用调质处理使整体具有良好的综合力学性能，轴颈表面采用感应加热表面淬火和低温回火使其表面具有高硬度和高耐磨性。
热处理工艺如下： 840~870840~860温度 温度 炉550~650油油
时时
9．对于高速铣刀，回答以下问题。
（1）选用何种材料（T10A，W18Cr4V，Cr12MoV）？ （2）在该材料中各合金元素的主要作用是什么？
（3）画出预处理工艺曲线（注明加热温度）和最终热处理（淬火+回火）工艺曲线（注明
加热温度）。
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（4）为什么要采用多次回火？ 答：（1）选用W18Cr4V。
（2）C：固溶在马氏体中提高其硬度、强度和耐磨性；形成碳化物提高耐磨性。
Cr：提高淬透性和耐磨性。
W、V：形成碳化物提高耐磨性，提高回火稳定性；产生二次硬化提高耐磨性和红硬
性。
（3）见教材图7-16、图7-18
（4）多次回火的目的是减少残余奥氏体量，提高硬度和耐磨性。
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机械工程材料第1-6章习题及参考答案资料
