《金属加工与实训》合金钢的用途（1）（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《金属加工与实训》合金钢的用途（1）-讲义 （1）解释20CrMnTi、40Cr、ZG120Mn13的含义和用途。 （2）排列合金渗碳钢或调质钢的加工工艺路线。 （3）比较渗碳钢和调质钢在性能、热处理和应用上的主要区别。 知识点一 高锰耐磨钢 常用的合金钢主要包括高锰耐磨钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、高碳铬轴承钢、合金工具钢、不锈钢、耐热钢及特殊物理性能钢等。 ①对于工作时承受很大压力、强烈冲击和严重磨损的机械零件，目前工业中多采用耐磨钢来制造。典型的高锰耐磨钢牌号是ZG120Mn13,其平均碳的质量分数为1%~1.3%,锰的质量分数为11%~14%。 高锰耐磨钢常用于制造坦克和拖拉机的履带板、球磨机衬板、挖掘机铲齿(图2-6)、破碎机牙板及铁路道岔等。常用的高锰耐磨钢牌号有 ZG120Mn13、ZG100Mn13、ZG120M13Cr2和ZG110Mn13Mol等。耐磨钢不易进行切削加工，但铸造性能好，因此可将其铸成铸件，再将铸件经“水韧处理”后使用。高锰耐磨钢的加工工艺路线是铸造→铸件→水韧处理→耐磨零件→检验→投入使用。 【单项选择题】高锰耐磨钢的水韧处理主要目的是（ ） A. 降低硬度，便于切削加工 B. 获得单相奥氏体组织，提高韧性和耐磨性 C. 提高碳含量，增加强度 D. 去除铸造应力，防止零件变形 【答案】B 【解析】水韧处理是高锰耐磨钢的关键工艺，目的是获得单相奥氏体组织，兼顾韧性与耐磨性；A（便于切削）与“不易切削”矛盾，C（提高碳含量）无依据，D（去应力）是退火目的，故答案为B。 1. （单项选择题）下列零件中，不适合用高锰耐磨钢制造的是（ ） A. 球磨机衬板 B. 破碎机牙板 C. 铁路道岔 D. 汽车发动机曲轴 【答案】D 【解析】文中列举高锰耐磨钢用途包括“球磨机衬板、破碎机牙板、铁路道岔”，汽车发动机曲轴需用调质钢（如45钢或合金调质钢），故答案为D。 2. （单项选择题）高锰耐磨钢“ZG120Mn13Cr2”中，“Cr2”的含义是（ ） A. 平均铬的质量分数为2%（1.5%≤w_Cr<2.49%） B. 平均铬的质量分数为0.2% C. 含2种铬元素化合物 D. 铬元素的质量分数排名第2 【答案】A 【解析】根据合金钢牌号规则，元素后数字表示质量分数（1.5%≤w<2.49%标“2”），“Cr2”即铬含量约2%；B（0.2%）、C（化合物）、D（排名）表述错误，故答案为A。 3. （填空题）高锰耐磨钢常用于制造承受很大压力、强烈冲击和严重________的机械零件，如挖掘机铲齿、破碎机牙板等。 【答案】磨损 【解析】文中明确高锰耐磨钢用于“承受很大压力、强烈冲击和严重磨损的机械零件”，故填“磨损”。 1. （单项选择题）高锰耐磨钢铸造性能的特点是（ ） A. 铸造性能差，难以铸造成复杂形状 B. 铸造性能好，可铸造成复杂形状铸件 C. 仅能铸造简单的平板类零件 D. 铸造后必须立即进行切削加工 【答案】B 【解析】文中提到“耐磨钢不易进行切削加工，但铸造性能好，因此可将其铸成铸件”，A（差）表述错误，C（仅能简单件）无依据，D（需切削）与“不易切削”矛盾，故答案为B。 2. （单项选择题）高锰耐磨钢与普通碳素结构钢（如Q235）的核心区别是（ ） A. 是否含有铁元素 B. 锰含量极高（11%~14%），具备高耐磨性 C. 碳含量极低（<0.1%） D. 无需热处理即可使用 【答案】B 【解析】高锰耐磨钢核心特征是高锰含量（11%~14%），从而具备耐磨性能；A（均含铁）、C（碳含量1%~1.3%，较高）、D（需水韧处理）表述错误，故答案为B。 3. （填空题）典型的高锰耐磨钢牌号ZG120Mn13，其平均碳的质量分数为1%~1.3%，平均锰的质量分数为________。 【答案】11%~14% 【解析】文中提到ZG120Mn13“锰的质量分数为11%~14%”，故填“11%~14%”。 · 高锰钢，碳锰高，水韧处理是诀窍。又韧又硬抗磨损，铲齿履板它制造。 知识点二 合金渗碳钢 ②用于制造渗碳零件的合金钢称为合金渗碳钢。在机械装备制造中，部分重要的零件，如轴、活塞销、汽车与拖拉机用齿轮等，要求其表面具有高硬度(55~65HRC)和高耐磨性，心部具有较高的强度和足够的韧性，这时采用合金渗碳钢经过渗碳、淬火加低温回火后即可满足使用要求。常用的合金渗碳钢牌号有20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo和20MnVB 等。合金渗碳钢的加工工艺路线是下料→锻造→预备热处理→机械加工(粗加工、半精加工)→机械加工(精加工)→渗碳→淬火、低温回火→磨削→检验→入库。 预备热处理的目的是改善合金渗碳钢锻造后的不良组织，消除锻造加工过程中产生的内应力，并改善其切削加工性能。 【单项选择题】下列关于合金渗碳钢热处理的说法，正确的是（ ） A. 仅需渗碳处理，无需后续淬火 B. 渗碳后需经淬火+低温回火，以获得表面高硬度 C. 预备热处理采用淬火+高温回火（调质） D. 最终热处理后需进行退火，降低硬度 【答案】B 【解析】文中明确合金渗碳钢需“经过渗碳、淬火加低温回火后满足使用要求”，B正确；A（需淬火）、C（预备热处理非调质）、D（退火与高硬度需求矛盾）表述错误，故答案为B。 1. （单项选择题）合金渗碳钢与合金调质钢的核心区别是（ ） A. 是否含有合金元素 B. 最终热处理工艺不同（渗碳vs调质），性能侧重点不同（表面vs整体） C. 碳含量均高于0.60% D. 均无需预备热处理 【答案】B 【解析】合金渗碳钢最终热处理为“渗碳+淬火+低温回火”（侧重表面性能），合金调质钢为“淬火+高温回火”（侧重整体综合性能），这是核心区别；A（均含合金元素）、C（渗碳钢碳含量约0.20%）、D（均需预备热处理）表述错误，故答案为B。 2. （单项选择题）合金渗碳钢加工工艺中，“磨削”工序的主要目的是（ ） A. 去除表面氧化层，提高表面光洁度 B. 提高表面硬度，达到55~65HRC C. 调整零件尺寸精度，消除渗碳淬火后的微小变形 D. 改善心部韧性 【答案】C 【解析】渗碳淬火后零件可能产生微小变形，磨削可修正尺寸精度；A（去除氧化层非主要目的）、B（提高硬度是淬火目的）、D（改善心部韧性是预备热处理或材料本身特性）表述错误，故答案为C。 3. （填空题）用于制造渗碳零件的合金钢称为________，其零件表面需高硬度、高耐磨性，心部需较高强度和韧性。 【答案】合金渗碳钢 【解析】文中明确“用于制造渗碳零件的合金钢称为合金渗碳钢”，故填“合金渗碳钢”。 1. （单项选择题）合金渗碳钢的加工工艺路线中，在“渗碳”工序之前的关键机械加工步骤是（ ） A. 锻造 B. 预备热处理 C. 精加工 D. 磨削 【答案】C 【解析】文中工艺路线明确“机械加工（精加工）→渗碳”，渗碳后仅需磨削（消除微小变形），A、B在精加工之前，D在渗碳之后，故答案为C。 2. （单项选择题）合金渗碳钢心部的性能要求是（ ） A. 高硬度、高耐磨性 B. 较高强度和足够韧性 C. 高弹性、高抗疲劳性 D. 低强度、高塑性 【答案】B 【解析】文中明确零件心部需“具有较高的强度和足够的韧性”（承受冲击载荷），A是表面性能，C是弹簧钢性能，D与心部受力需求矛盾，故答案为B。 3. （填空题）合金渗碳钢经渗碳、淬火加低温回火后，表面硬度可达________HRC，能满足高耐磨性需求。 【答案】55~65 【解析】文中提到合金渗碳钢表面要求“高硬度(55~65HRC)”，故填“55~65”。 · 下料锻造 → 预备热处理（正火）→ 粗加工 → 渗碳 → 淬火+低温回火 → 精加工（磨削） · 渗碳钢，为齿轮，表面硬来心部韧。CrMnTi是经典，渗碳淬火是核心。 知识点三 合金调质钢 ③它是在中碳钢(30钢、35钢、40钢、45钢、50钢)的基础上加入一种或数种合金元素，以提高钢的淬透性和耐回火性，使之在调质处理后具有良好的综合力学性能的钢。合金调质钢常用来制造承受较大载荷的重要零件，如机床主轴、发动机轴、车轴(图2-7)、连杆及传动齿轮(图2-8)等。常用的合金调质钢的牌号有40B、40Cr、40MnB、40CrNi和40CrMnMo等。对于表面要求具有较高硬度、耐磨性和疲劳强度的零件，可采用渗氮钢38CrMoAlA 制造，其热处理工艺是调质处理(淬火加高温回火)和渗氮处理。合金调质钢的加工工艺路线是下料→锻造→预备热处理(正火或退火)→机械加工(粗加工、半精加工)→调质→机械加工(精加工)→表面淬火或渗氮→磨削→检验→入库。 【单项选择题】合金调质钢加工工艺中，在“调质处理”之后进行“精加工”的主要原因是（ ） A. 调质后钢的硬度降低，便于切削加工 B. 调质后钢的综合力学性能稳定，避免后续加工影响性能 C. 调质前钢的塑性太差，无法精加工 D. 调质后钢的耐蚀性提高，便于后续表面处理 【答案】B 【解析】调质处理赋予钢最终的综合力学性能，后续精加工（如车削、铣削）仅去除少量余量，避免破坏已形成的性能；A（调质后硬度适中，非降低）、C（调质前预备热处理已改善塑性）、D（耐蚀性非核心考量）表述错误，故答案为B。 1. （单项选择题）合金调质钢的“调质处理”具体是指（ ） A. 淬火+低温回火 B. 淬火+高温回火 C. 正火+退火 D. 渗碳+淬火 【答案】B 【解析】文中明确调质处理是“淬火加高温回火”，A是合金渗碳钢最终热处理，C是预备热处理组合，D是表面硬化工艺，故答案为B。 2. （单项选择题）下列牌号的合金调质钢中，含有硼（B）元素的是（ ） A. 40B B. 40Cr C. 40MnB D. 40CrNi 【答案】A 【解析】根据牌号规则，元素符号直接标注所含合金元素，40B中“B”代表硼元素；C含锰（Mn）和硼（B），但题干问“含有硼元素”，A更直接对应；B含铬（Cr），D含铬（Cr）和镍（Ni），故答案为A。 3. （填空题）合金调质钢是在中碳钢基础上加入合金元素，以提高钢的________和耐回火性，从而在调质处理后获得良好综合力学性能。 【答案】淬透性 【解析】文中明确加入合金元素是“以提高钢的淬透性和耐回火性”，故填“淬透性”。 1. （单项选择题）合金调质钢的加工工艺路线中，“预备热处理”的常用方式是（ ） A. 渗碳 B. 正火或退火 C. 淬火+低温回火 D. 渗氮 【答案】B 【解析】文中指出预备热处理为“正火或退火”，A、D是后续表面处理工艺，C是合金渗碳钢最终热处理步骤，故答案为B。 2. （单项选择题）下列关于合金调质钢“40Cr”的说法，错误的是（ ） A. 属于中碳合金钢 B. 平均碳的质量分数为0.40% C. 铬（Cr）的质量分数<1.5%，牌号中仅标符号 D. 仅用于制造小尺寸、低载荷的零件 【答案】D 【解析】40Cr是典型合金调质钢，用于“承受较大载荷的重要零件”，D“低载荷零件”表述错误；A、B、C均符合40Cr的牌号与成分特点，故答案为D。 3. （填空题）常用的合金调质钢牌号有40B、40Cr、40MnB、________和40CrMnMo等，适用于制造承受较大载荷的零件。 【答案】40CrNi（任填文中列举的牌号即可） 【解析】文中列举常用合金调质钢牌号包括“40B、40Cr、40MnB、40CrNi和40CrMnMo等”，故填“40CrNi”。 · 下料锻造 → 预备热处理（退火/正火）→ 粗加工 → 调质处理（淬火+高温回火）→ 精加工 → （可选）表面淬火/渗氮 → 磨削 · 调质钢，做轴杆，综合性能它最强。淬火高温回火是核心，40Cr、CrMo是典型。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$