第11练 常用合金钢的牌号、性能及应用 山东省（春季高考）机电技术类《金属材料与钳工技术》（高教版）一课一练

编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了山东省（春季高考）机电技术类《金属材料与钳工技术》（高教版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是山东省（春季高考）机电技术类《金属材料与钳工技术》（高教版）一课一练的第11练，内容涵盖钢、铸铁的分类、性能及应用 2.5 常用合金钢的牌号、性能及应用。 山东省（春季高考）机电技术类 一课一练 《金属材料与钳工技术》（高教版）第11练 钢、铸铁的分类、性能及应用 2.5 常用合金钢的牌号、性能及应用 一、单项选择题 1．自动化生产线的托辊轴承受较大的交变弯曲载荷，要求零件具有较高的强度、韧性和良好的综合力学性能，较适合选用的合金钢牌号是（ ） A．40Cr B．20Cr C．GCr15 D．9SiCr 2．观察图中齿轮的轮齿工作部位。若该齿轮要求齿面耐磨、齿根保持一定韧性，较适合选用的材料牌号是（ ） A．45钢 B．40Cr C．20Cr D．GCr15 3．数控设备主轴前端采用滚动轴承，要求轴承套圈具有高硬度、良好的耐磨性和接触疲劳强度，适合选用的材料牌号是（ ） A．20Cr B．40Cr C．9SiCr D．GCr15 4．液压站夹紧机构的活塞杆需要承受反复拉压载荷，且要求具有较好的强度和韧性，维护更换时优先考虑的合金钢牌号是（ ） A．20Cr B．40Cr C．GCr15 D．Cr12MoV 二、判断题 5．合金钢是在碳钢基础上有意加入一种或多种合金元素，以改善钢的性能并满足特定使用要求的钢（ ） 6．40Cr经调质处理后具有较好的综合力学性能，因此常用于制造轴、齿轮和连杆等承受较大载荷的零件（ ） 7．20Cr属于高碳铬轴承钢，主要通过整体淬火获得高硬度，适合制造滚动轴承套圈（ ） 三、简答题 8．简述20Cr和40Cr在自动化设备传动零件选材中的主要区别，并分别说明其典型应用。 答： 9．数控设备主轴轴承检修时发现轴承套圈有明显点蚀和磨损。请说明选择GCr15作为轴承套圈材料的理由，以及装配和维护中应关注的两项质量控制要求。 答： 四、综合题 10．某自动化包装线的减速器带动转盘作间歇运动，检修时发现传动齿轮齿面出现磨损，设备运行中还伴有周期性啮合噪声。结合该传动齿轮的工况，维修人员准备重新选材并更换该齿轮。请完成以下任务： （1）结合齿轮齿面承受的主要工况，推荐一种常用合金钢牌号。 （2）说明该材料应采用的典型热处理思路及其获得的性能。 （3）列出更换后试运行时应检查的质量控制项目。 答： 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了山东省（春季高考）机电技术类《金属材料与钳工技术》（高教版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是山东省（春季高考）机电技术类《金属材料与钳工技术》（高教版）一课一练的第11练，内容涵盖钢、铸铁的分类、性能及应用 2.5 常用合金钢的牌号、性能及应用。 山东省（春季高考）机电技术类 一课一练 《金属材料与钳工技术》（高教版）第11练 钢、铸铁的分类、性能及应用 2.5 常用合金钢的牌号、性能及应用 一、单项选择题 1．自动化生产线的托辊轴承受较大的交变弯曲载荷，要求零件具有较高的强度、韧性和良好的综合力学性能，较适合选用的合金钢牌号是（ ） A．40Cr B．20Cr C．GCr15 D．9SiCr 【答案】A 【解析】40Cr属于合金结构钢，经适当热处理后具有较好的强度、韧性和综合力学性能，适合制作承受交变载荷的轴类零件。 2．观察图中齿轮的轮齿工作部位。若该齿轮要求齿面耐磨、齿根保持一定韧性，较适合选用的材料牌号是（ ） A．45钢 B．40Cr C．20Cr D．GCr15 【答案】C 【解析】20Cr属于低碳合金渗碳钢，渗碳淬火后齿面硬而耐磨、心部韧性较好，适合制作承受冲击和交变载荷的齿轮。 3．数控设备主轴前端采用滚动轴承，要求轴承套圈具有高硬度、良好的耐磨性和接触疲劳强度，适合选用的材料牌号是（ ） A．20Cr B．40Cr C．9SiCr D．GCr15 【答案】D 【解析】GCr15是常用高碳铬轴承钢，经过适当热处理后具有高硬度、良好耐磨性和接触疲劳强度，适合制作滚动轴承套圈和滚动体。 4．液压站夹紧机构的活塞杆需要承受反复拉压载荷，且要求具有较好的强度和韧性，维护更换时优先考虑的合金钢牌号是（ ） A．20Cr B．40Cr C．GCr15 D．Cr12MoV 【答案】B 【解析】40Cr经调质等热处理后具有较好的强度和韧性，能够适应活塞杆反复承受拉压载荷的工作要求。 二、判断题 5．合金钢是在碳钢基础上有意加入一种或多种合金元素，以改善钢的性能并满足特定使用要求的钢（ ） 【答案】√ 【解析】合金元素能够改善钢的淬透性、强度、韧性、耐磨性或耐热性等性能，因此合金钢是在碳钢基础上加入规定合金元素形成的钢种。 6．40Cr经调质处理后具有较好的综合力学性能，因此常用于制造轴、齿轮和连杆等承受较大载荷的零件（ ） 【答案】√ 【解析】40Cr经调质处理后能够获得较好的强度、塑性和韧性配合，所以适合制造受力较复杂、需要综合力学性能的轴类和传动零件。 7．20Cr属于高碳铬轴承钢，主要通过整体淬火获得高硬度，适合制造滚动轴承套圈（ ） 【答案】× 【解析】20Cr属于低碳合金渗碳钢，主要用于齿轮等零件的渗碳处理；高碳铬轴承钢是GCr15，适合制造滚动轴承套圈和滚动体。 三、简答题 8．简述20Cr和40Cr在自动化设备传动零件选材中的主要区别，并分别说明其典型应用。 【答案】1. 20Cr属于低碳合金渗碳钢，渗碳淬火后表面硬度高、耐磨性好，心部具有较好的韧性，适合制作齿轮、链轮等要求表面耐磨且承受冲击的零件。 2. 40Cr属于合金结构钢，调质后具有较好的强度、韧性和综合力学性能，适合制作轴、连杆、螺栓等承受较大交变载荷的零件。 3. 选材时应根据零件的主要失效形式确定；齿面磨损突出时优先考虑20Cr，整体承载和抗交变载荷要求突出时可考虑40Cr。 【解析】20Cr和40Cr的含碳量及热处理用途不同，导致前者更适合获得耐磨表层，后者更适合获得整体综合力学性能，因此应结合零件的受力和磨损条件选材。 9．数控设备主轴轴承检修时发现轴承套圈有明显点蚀和磨损。请说明选择GCr15作为轴承套圈材料的理由，以及装配和维护中应关注的两项质量控制要求。 【答案】1. GCr15是高碳铬轴承钢，热处理后具有高硬度、良好的耐磨性和接触疲劳强度，能够承受滚动接触产生的反复载荷。 2. 装配前应检查套圈滚道和滚动体是否有点蚀、剥落、裂纹等缺陷，发现缺陷时不得继续使用。 3. 装配时应保持轴承及配合表面清洁，采用合适工具施力，避免通过滚动体传递敲击力。 4. 运行维护中应保证润滑剂清洁、数量适当，并检查异常温升、噪声和振动，防止润滑不良造成早期失效。 【解析】GCr15的高硬度和接触疲劳强度适合轴承滚道的滚动接触工况，而清洁装配、正确施力和良好润滑能够减少点蚀、磨损及装配损伤。 四、综合题 10．某自动化包装线的减速器带动转盘作间歇运动，检修时发现传动齿轮齿面出现磨损，设备运行中还伴有周期性啮合噪声。结合该传动齿轮的工况，维修人员准备重新选材并更换该齿轮。请完成以下任务： （1）结合齿轮齿面承受的主要工况，推荐一种常用合金钢牌号。 （2）说明该材料应采用的典型热处理思路及其获得的性能。 （3）列出更换后试运行时应检查的质量控制项目。 【答案】（1）推荐选用20Cr。该齿轮齿面承受反复啮合接触和摩擦，齿根还承受冲击及交变弯曲，20Cr适合通过渗碳淬火获得耐磨表层和韧性较好的心部。 （2）先进行渗碳，使齿面获得较高的碳含量，再进行淬火和低温回火，使齿面具有高硬度、高耐磨性和较好的接触疲劳强度，同时使心部保持一定韧性，降低齿根脆断风险。 （3）试运行时应检查齿轮啮合是否平稳、齿面接触是否均匀、噪声和振动是否异常、润滑是否充分、箱体及轴承部位是否出现异常温升，并确认转盘定位和间歇运动节拍符合设备要求。若出现偏载啮合、冲击噪声或温升异常，应停机检查齿轮安装精度、轴线平行度、润滑状态和轴承间隙。 （4）更换前后应核对齿轮的模数、齿数、齿宽及安装配合要求，避免因规格不匹配造成啮合不良。 【解析】图示齿轮属于反复啮合传动件，工作表面主要承受接触摩擦和交变载荷，因此20Cr经渗碳淬火后能够兼顾齿面耐磨性与齿根心部韧性；通过检查啮合、润滑、温升、振动和运动精度，可以及时发现选材、热处理或装配质量问题。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $