2025年机械工程材料习题答案_王章忠主编_第二版.pdfVIP

其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。——《论语》

例1：某工厂生产精密丝杠，尺寸为φ40×800mm，要求热处理后变形小，尺寸稳定，外表硬度为60～64HRC，

用CrWMn钢制造;其工序如下：热轧钢棒下料→球化退火→粗加工→淬火、低温回火→精加工→时效→精磨。试分

析：1.用CrWMn钢的原因。2.分析工艺安排能否到达要求，如何改良？

丝杠是机床重要的零件之一，应用于进给机构和调节移动机构，它的精度上下直接影响机床的加工精度、定位

精度和测量精度，因此要求它具有高精度和高的稳定性、高的耐磨性。在加工处理过程中，每一工序都不能产生大

的应力和大的应变；为保证使用过程中的尺寸稳定，需尽可能消除工件的应力，尽可能减少剩余奥氏体量。丝杠受

力不大，但转速很高，外表要求有高的硬度和耐磨性，洛氏硬度为60～64HRC。

根据精密丝杠的上述要求，选用CrWMn钢较为适宜。其原因如下：

〔1〕CrWMn钢是高碳合金工具钢，淬火处理后能获得高的硬度和耐磨性，可满足硬度和耐磨性的要求。

〔2〕CrWMn钢由于参加合金元素的作用，具有良好的热处理工艺性能，淬透性好，热处理变形小，有利于保证丝

杠的精度。目前，9Mn2V和CrWMn用得较多，但前者淬透性差些，适用于直径较小的精密丝杠。

对原工艺安排分析：原工艺路线中，由于在球化退火前没有安排正火；机加工后没有安排去应力退火；淬火、

低温回火后没有安排冰冷处理等项原因，使得精密丝杠在加工过程中会产生很大的应力和变形，很难满足精密丝杠

的技术要求。所以原工艺路线应改为：下料→正火→球化退火→粗加工→去应力退火→淬火、低温回火→冷处理→

低温回火→精加工→时效→半精磨→时效→精磨。

例2：有一载重汽车的变速箱齿轮，使用中受到一定的冲击，负载较重，齿外表要求耐磨，硬度为58～62HRC齿心

部硬度为30～45HRC，其余力学性能要求为σ＞1000MPa，σ≥600MPa，A＞48J。试从所给材料中选择制

bOFK

造该齿轮的适宜钢种。

35、45、20CrMnTi、38CrMoAl、T12

分析：从所列材料中可以看出35、45、T12钢不能满足要求。对剩余两个钢种的比较可见表1。

σ

σb/接触疲劳强度弯曲疲劳强度

材料热处理s/φ/%AK/J

MPa/%/MPa/MPa

MPa

渗碳

20CrMnTi85310801045551380750

淬火

38CrMoAl调质83598014507110501020

比较，20CrMnTi能全面满足齿轮的性能要求。

其工艺流程如下：下料→锻造→正火→机加工→渗碳→淬火→低温回火→喷丸→磨齿。

例3：机械式计数器内部有一组计数齿轮，最高转速为350r/min，该齿轮用以下哪些材料制造适宜，并简述理由。

40Cr、20CrMnTi、尼龙66。

工作条件分析：计数器齿轮工作时，运转速度较低、承受的扭矩很小，齿轮间存在摩擦，因此要求摩擦系数小，

耐磨性好。由于该结构特点要求选材时重量要轻，工作噪音要小，在无润滑条件下长时间工作，制造工艺简单，价

格廉价，很明显，40Cr，20CrMnTi等合金钢由于价格太贵、太重、加工复杂而不适宜。而尼龙66工程塑料较为适

宜。其原因：

〔1〕有足够的抗弯强度〔≥70～90MPa〕和冲击吸收功〔10～45J〕。

〔2〕耐磨、减磨、消音、耐应力开裂。

〔3〕－40～100℃可长期使用。

〔4〕有较好的弹性，吸震，防冲击，噪声小。

〔5〕重量轻。

〔6〕耐蚀性好。

〔7〕可用注射法一次成型，制造工艺简单，生产率高，本钱低。

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。——《礼记》