河南省(对口招生)汽车类 《汽车机械基础》项目二任务一 45分钟专题训练卷
2026-09-21
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内容正文:
河南省(对口招生)汽车类《汽车机械基础》45分钟专题训练卷专辑,共113份试卷。试卷命题与高考紧密相关,精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固汽车类理论知识,熟悉高考题型和命题规律,提高解题能力和应试技巧,为高考取得优异成绩打下坚实的基础,本训练卷适用于即将参加汽车类高考的学生。
与本专辑配套的还有河南省对口招生考试《汽车发动机构造与维修》《汽车底盘构造与维修》《汽车电气设备构造与维修》《新能源汽车》45分钟专题训练卷专辑,欢迎同学和老师们下载使用。
河南省(对口招生)汽车类 《汽车机械基础》
项目二:汽车常用金属材料
任务一:金属的性能
时间:45分钟 总分:100分
班级____ 姓名____ 学号____ 成绩____
一、单项选择题(本大题共20小题,每题2分,共40分)
1. σb表示试样______所能承受的最大拉应力( )
A. 拉伸时
B. 拉断后
C. 屈服时
D. 拉断前
2. 关于洛氏硬度试验,下列说法错误的是( )
A. 采用压入法测定硬度
B. 所用压头除硬质合金球外,还有的圆锥形金刚石压头
C. HR系列中C标尺是最常用的标尺
D. 测试压痕大,测量更准确
3. 汽车上汽缸盖的螺栓就是以______为设计依据( )
A. 弹性极限
B. 强度极限
C. 屈服极限
D. 疲劳强度
4. 金属材料抵抗永久变形和断裂的能力称为( )
A. 塑性
B. 韧性
C. 硬度
D. 强度
5. 汽车悬架弹簧在反复受力过程中,最能反映其抵抗永久变形能力的金属性能是( )
A. 强度
B. 弹性
C. 硬度
D. 耐腐蚀性
6. 汽车连杆承受交变载荷时,材料抵抗裂纹产生并缓慢扩展的能力主要属于( )
A. 硬度性能
B. 塑性性能
C. 疲劳性能
D. 导热性能
7. 制造汽车车身覆盖件时,材料在外力作用下能够产生永久变形而不断裂,这种性能称为( )
A. 塑性
B. 弹性
C. 脆性
D. 耐磨性
8. 汽车车身中,应用最广泛的金属材料是( )
A. 钢
B. 铝合金
C. 铜合金
D. 镁合金
9. 汽车传动零件承受突然冲击载荷时,材料抵抗断裂的能力称为( )
A. 抵抗塑性变形的能力
B. 抵抗冲击断裂的能力
C. 抵抗表面压入的能力
D. 抵抗疲劳破坏的能力
10. 发动机气门工作表面需要抵抗高温燃气和摩擦造成的表面损伤,主要应具备较高的( )
A. 硬度
B. 塑性
C. 导电性
D. 磁性
11. 汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性,中心有良好的强韧性,应选用( )
A. 20钢渗碳淬火后低温回火
B. 40Cr淬火后高温回火
C. 20CrMnTi渗碳淬火后低温回火
D. 中碳钢经淬火后低温回火
12. 如图,汽车涡轮增压器叶片优先选用( )
A. 40Cr调质钢
B. 1Cr13马氏体不锈钢
C. K418镍基高温合金
D. ZL104铸造铝合金
13. 在常温下,将金属丝拉长后卸去外力,金属丝仍保持部分伸长,这种变形属于( )
A. 弹性变形
B. 塑性变形
C. 热变形
D. 疲劳变形
14. 以下哪种材料具有较好的耐腐蚀性能( )
A. 不锈钢
B. 铸铁
C. 铝合金
D. 碳钢
15. 汽车制动盘在制动过程中需要较快地将摩擦热传递到周围环境,其材料应具有较好的( )
A. 耐蚀性
B. 弹性
C. 延展性
D. 导热性
16. 汽车变速器齿轮通常采用的材料是( )
A. 灰铸铁
B. 合金结构钢
C. 纯铝
D. 铜合金
17. 汽车排气管长期处于潮湿环境并接触腐蚀性气体,材料抵抗化学介质侵蚀的能力称为( )
A. 耐磨性
B. 耐腐蚀性
C. 减振性
D. 切削性
18. 铸造形状复杂的汽车发动机缸体时,金属液充满铸型并形成完整铸件的能力称为( )
A. 铸造性
B. 锻造性
C. 焊接性
D. 淬透性
19. 合金工具钢中,低合金刃具钢工作温度不得超过( )
A. 375K
B. 475K
C. 575K
D. 675K
20. 汽车齿轮工作表面相互啮合并承受摩擦,材料抵抗接触表面发生磨损的能力称为( )
A. 耐磨性
B. 弹性
C. 导电性
D. 可焊性
二、填空题(本大题共10小题,每题2分,共20分)
21. 变形固体在解除外力后,具有恢复原形的性质,称为______。
22. 构件在载荷作用下抵抗破坏的能力称为______。
23. 衡量材料塑性的指标是______和断面收缩率。
24. 布氏硬度试验时,钢球的直径D和载荷F按国家标准(GB/T 231.1—2018)的规定选择,布氏硬度用符号______表示。
25. 含碳量小于0.25%、0.25%至0.60%、大于0.60%的碳素钢,分别称为______、______和______。
26. Q235属于______结构钢,具有良好的焊接性能,常用于制造汽车______等焊接结构件。
27. 40Cr 是______钢,具有______等性能,常用于制造重要的机械零件。
28. W6Mo5Cr4V2属于______工具钢,主要用于制造高速切削刀具。
29. 合金工具钢和高速工具钢的牌号,除碳含量表示方法外,其余编排原则参照______钢的牌号表示规则。
30. 轴承合金中,软基体主要保证材料具有良好的______,均匀分布的硬质点主要提高材料的______。
三、判断题(本大题共10小题,每题1分,共10分)
31. 拉伸试验只能测定低碳钢的力学性能。( )
32. 对于大多数机械零件来说,工作时不允许产生塑性变形,所以抗拉强度是零件强度设计的依据。( )
33. 金属的冲击韧性是通过拉伸试验测定的。( )
34. 钢淬火后形成的马氏体经低温回火,硬度保持完全不变,脆性也会完全消失。( )
35. 铸钢ZG340-640强度与硬度较高、耐磨性好,可用于制造阀体。( )
36. 钢材质量等级越高,对硫、磷等有害杂质含量的限制通常越严格。( )
37. 优质碳素结构钢(如45钢)的硫、磷含量比普通碳素钢更低,故综合力学性能更好。( )
38. 不锈钢在任何腐蚀介质中都具有高的抗腐蚀能力。( )
39. 高碳铬轴承钢具有较高的硬度和耐磨性,主要用于制造滚动轴承的套圈和滚动体。( )
40. 汽车发动机的气门一般采用耐热钢制造。( )
四、简答题(本大题共4小题,每题5分,共20分)
41. 简述金属材料工艺性能的含义及包含内容。
42. 什么是金属材料的力学性能?金属的力学性能主要有哪些?它们常用的指标是什么?
43. 某汽车维修企业需要为变速器齿轮轴、汽车车架和铸造壳体选材,现有45钢、Q235、40Cr和HT200四种材料。分别说明这四种材料牌号的含义,并写出其适合的汽车零部件或结构件。
44. 简述合金元素对钢性能的主要影响(100字以内)。
五、综合应用题(本大题共1小题,每题10分,共10分)
45. 某汽车变速器维修企业需要更换一根承受轴向拉力的圆柱形连接销。连接销直径为 ,设计载荷为 。现拟选用调质状态的45钢或40Cr钢,已知45钢抗拉强度为 ,40Cr钢抗拉强度为 ,规定安全系数不小于2.5。该连接销工作时还受到反复冲击,且销表面存在一定磨损。(1)将连接销视为纯拉伸构件,计算其横截面积、工作应力,以及分别采用45钢和40Cr钢时的安全系数。(2)根据计算结果判断两种材料是否满足安全系数要求,并确定较适合该连接销的材料。(3)说明所选材料应采用的热处理工艺及其主要作用,并说明铸钢不宜直接替代该连接销材料的主要原因。
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与本专辑配套的还有河南省对口招生考试《汽车发动机构造与维修》《汽车底盘构造与维修》《汽车电气设备构造与维修》《新能源汽车》45分钟专题训练卷专辑,欢迎同学和老师们下载使用。
河南省(对口招生)汽车类 《汽车机械基础》
项目二:汽车常用金属材料
任务一:金属的性能
时间:45分钟 总分:100分
班级____ 姓名____ 学号____ 成绩____
一、单项选择题(本大题共20小题,每题2分,共40分)
1. σb表示试样______所能承受的最大拉应力( )
A. 拉伸时
B. 拉断后
C. 屈服时
D. 拉断前
【答案】D
【解析】σb是抗拉强度,指试样在拉断前所能承受的最大拉应力,所以选A。
2. 关于洛氏硬度试验,下列说法错误的是( )
A. 采用压入法测定硬度
B. 所用压头除硬质合金球外,还有的圆锥形金刚石压头
C. HR系列中C标尺是最常用的标尺
D. 测试压痕大,测量更准确
【答案】D
【解析】洛氏硬度试验和布氏硬度试验一样采用压入法测定硬度,A正确;洛氏硬度试验的压头除硬质合金球外,还有的圆锥形金刚石压头,B正确;在洛氏HR系列中C标尺用于淬火钢等的硬度测试,是最常用的标尺,C正确;洛氏硬度测试压痕小,测量值有时不够准确,需测三点以上取平均值,D错误。
3. 汽车上汽缸盖的螺栓就是以______为设计依据( )
A. 弹性极限
B. 强度极限
C. 屈服极限
D. 疲劳强度
【答案】C
【解析】螺栓在工作中不希望发生塑性变形,所以以屈服极限为设计依据,弹性极限是材料不产生永久残余塑性变形的最大应力,强度极限是材料拉断前的最大应力,疲劳强度是材料在交变载荷下的强度,所以选C。
4. 金属材料抵抗永久变形和断裂的能力称为( )
A. 塑性
B. 韧性
C. 硬度
D. 强度
【答案】D
5. 汽车悬架弹簧在反复受力过程中,最能反映其抵抗永久变形能力的金属性能是( )
A. 强度
B. 弹性
C. 硬度
D. 耐腐蚀性
【答案】B
【解析】弹性是材料在外力作用下发生变形,外力去除后恢复原状的性能。悬架弹簧需要良好的弹性,以减小永久变形。
6. 汽车连杆承受交变载荷时,材料抵抗裂纹产生并缓慢扩展的能力主要属于( )
A. 硬度性能
B. 塑性性能
C. 疲劳性能
D. 导热性能
【答案】C
【解析】材料在交变载荷作用下抵抗疲劳破坏的能力称为疲劳性能。连杆长期承受交变载荷,因此需要良好的疲劳性能。
7. 制造汽车车身覆盖件时,材料在外力作用下能够产生永久变形而不断裂,这种性能称为( )
A. 塑性
B. 弹性
C. 脆性
D. 耐磨性
【答案】A
【解析】塑性是材料在外力作用下产生永久变形而不发生断裂的性能。车身覆盖件冲压成形需要材料具有良好的塑性。
8. 汽车车身中,应用最广泛的金属材料是( )
A. 钢
B. 铝合金
C. 铜合金
D. 镁合金
【答案】A
9. 汽车传动零件承受突然冲击载荷时,材料抵抗断裂的能力称为( )
A. 抵抗塑性变形的能力
B. 抵抗冲击断裂的能力
C. 抵抗表面压入的能力
D. 抵抗疲劳破坏的能力
【答案】B
【解析】材料在冲击载荷作用下抵抗断裂的能力称为韧性,通常用冲击韧性表示。塑性、硬度和疲劳强度分别反映材料抵抗永久变形、局部压入和交变载荷破坏的能力。
10. 发动机气门工作表面需要抵抗高温燃气和摩擦造成的表面损伤,主要应具备较高的( )
A. 硬度
B. 塑性
C. 导电性
D. 磁性
【答案】A
【解析】硬度是材料抵抗其他物体压入或局部塑性变形的能力。气门工作表面硬度较高,有利于提高其抗磨损能力。
11. 汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性,中心有良好的强韧性,应选用( )
A. 20钢渗碳淬火后低温回火
B. 40Cr淬火后高温回火
C. 20CrMnTi渗碳淬火后低温回火
D. 中碳钢经淬火后低温回火
【答案】C
【解析】20CrMnTi渗碳淬火后表面形成高碳马氏体,硬度高,耐磨性好,心部仍保持低碳马氏体,强韧性好,能满足汽车、拖拉机齿轮的要求,20钢强度低,40Cr淬火后高温回火硬度不够,中碳钢经淬火后低温回火心部韧性不足,所以选C。
12. 如图,汽车涡轮增压器叶片优先选用( )
A. 40Cr调质钢
B. 1Cr13马氏体不锈钢
C. K418镍基高温合金
D. ZL104铸造铝合金
【答案】C
13. 在常温下,将金属丝拉长后卸去外力,金属丝仍保持部分伸长,这种变形属于( )
A. 弹性变形
B. 塑性变形
C. 热变形
D. 疲劳变形
【答案】B
【解析】外力去除后不能恢复的变形称为塑性变形。金属丝卸载后仍有部分伸长,说明已经产生了塑性变形。
14. 以下哪种材料具有较好的耐腐蚀性能( )
A. 不锈钢
B. 铸铁
C. 铝合金
D. 碳钢
【答案】A
15. 汽车制动盘在制动过程中需要较快地将摩擦热传递到周围环境,其材料应具有较好的( )
A. 耐蚀性
B. 弹性
C. 延展性
D. 导热性
【答案】D
【解析】导热性是材料传递热量的能力。制动盘具有良好的导热性,有助于及时传递和散失制动产生的热量,降低热衰退风险。
16. 汽车变速器齿轮通常采用的材料是( )
A. 灰铸铁
B. 合金结构钢
C. 纯铝
D. 铜合金
【答案】B
17. 汽车排气管长期处于潮湿环境并接触腐蚀性气体,材料抵抗化学介质侵蚀的能力称为( )
A. 耐磨性
B. 耐腐蚀性
C. 减振性
D. 切削性
【答案】B
【解析】耐腐蚀性是材料抵抗周围介质化学或电化学侵蚀的能力。排气管处于潮湿和腐蚀性气体环境,需要具有良好的耐腐蚀性。
18. 铸造形状复杂的汽车发动机缸体时,金属液充满铸型并形成完整铸件的能力称为( )
A. 铸造性
B. 锻造性
C. 焊接性
D. 淬透性
【答案】A
【解析】铸造性是金属或合金通过铸造方法获得合格铸件的能力,其中金属液的流动性会影响其充型完整程度。复杂缸体要求材料具有良好的铸造性。
19. 合金工具钢中,低合金刃具钢工作温度不得超过( )
A. 375K
B. 475K
C. 575K
D. 675K
【答案】C
【解析】低合金刃具钢由于合金元素加入量不大,一般工作温度不得超过575K,否则刀具硬度下降很多,C正确。
20. 汽车齿轮工作表面相互啮合并承受摩擦,材料抵抗接触表面发生磨损的能力称为( )
A. 耐磨性
B. 弹性
C. 导电性
D. 可焊性
【答案】A
【解析】耐磨性是材料抵抗磨损的能力。齿轮工作表面长期承受接触摩擦,具有良好的耐磨性可以延长齿轮的使用寿命。
二、填空题(本大题共10小题,每题2分,共20分)
21. 变形固体在解除外力后,具有恢复原形的性质,称为______。
【答案】弹性
【解析】变形固体在外力作用下会发生变形,解除外力后能够恢复原来形状和尺寸的性质称为弹性。因此,填空应为“弹性”。
22. 构件在载荷作用下抵抗破坏的能力称为______。
【答案】强度
【解析】构件在载荷作用下抵抗破坏的能力称为强度。强度反映材料或构件承受外力而不发生断裂或超过允许破坏状态的能力。
23. 衡量材料塑性的指标是______和断面收缩率。
【答案】断后伸长率
【解析】塑性是材料发生塑性变形而不破坏的能力,常用断后伸长率和断面收缩率来衡量。因此,空格应填“断后伸长率”。
24. 布氏硬度试验时,钢球的直径D和载荷F按国家标准(GB/T 231.1—2018)的规定选择,布氏硬度用符号______表示。
【答案】HBW
【解析】按照GB/T 231.1—2018,采用硬质合金球进行布氏硬度试验时,布氏硬度符号为HBW。因此答案为“HBW”。
25. 含碳量小于0.25%、0.25%至0.60%、大于0.60%的碳素钢,分别称为______、______和______。
【答案】低碳钢;中碳钢;高碳钢
【解析】碳素钢按含碳量可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢,三者的含碳量范围依次升高。
26. Q235属于______结构钢,具有良好的焊接性能,常用于制造汽车______等焊接结构件。
【答案】普通碳素;车架
【解析】Q235是普通碳素结构钢,牌号中的数字表示其屈服强度等级不低于235MPa,适合制造车架等焊接结构件。
27. 40Cr 是______钢,具有______等性能,常用于制造重要的机械零件。
【答案】① 合金结构 ② 强度、韧性和淬透性
【解析】40Cr 是合金结构钢,具有良好的综合力学性能,如强度、韧性和淬透性。
28. W6Mo5Cr4V2属于______工具钢,主要用于制造高速切削刀具。
【答案】高速
【解析】W6Mo5Cr4V2是典型的高速工具钢,具有较高的硬度、耐磨性和热硬性,适合制造高速切削刀具。
29. 合金工具钢和高速工具钢的牌号,除碳含量表示方法外,其余编排原则参照______钢的牌号表示规则。
【答案】合金结构
【解析】合金工具钢和高速工具钢的牌号中,合金元素符号及其含量的表示方法与合金结构钢基本相同。
30. 轴承合金中,软基体主要保证材料具有良好的______,均匀分布的硬质点主要提高材料的______。
【答案】塑性;耐磨性
【解析】软基体能够改善轴承合金对轴颈的适应性并保证良好塑性,硬质点则能够提高材料的硬度和耐磨性。
三、判断题(本大题共10小题,每题1分,共10分)
31. 拉伸试验只能测定低碳钢的力学性能。( )
【答案】错误
【解析】拉伸试验不仅可以测定低碳钢的力学性能,也可用于测定多种金属材料的强度、塑性等力学性能。因此“只能测定低碳钢”说法错误。
32. 对于大多数机械零件来说,工作时不允许产生塑性变形,所以抗拉强度是零件强度设计的依据。( )
【答案】错误
【解析】大多数机械零件在工作时不允许产生明显塑性变形,强度设计通常以屈服强度或规定塑性延伸强度为依据,而不是以抗拉强度为主要依据。因此该说法错误。
33. 金属的冲击韧性是通过拉伸试验测定的。( )
【答案】错误
【解析】金属的冲击韧性通常通过冲击试验测定,常用摆锤式冲击试验机测量试样冲断时吸收的冲击功,而不是通过拉伸试验测定。因此该说法错误。
34. 钢淬火后形成的马氏体经低温回火,硬度保持完全不变,脆性也会完全消失。( )
【答案】错误
【解析】低温回火能够降低淬火马氏体的内应力和脆性,但硬度通常会略有下降,脆性也不会完全消失。
35. 铸钢ZG340-640强度与硬度较高、耐磨性好,可用于制造阀体。( )
【答案】正确
【解析】ZG340-640表示该铸钢的屈服强度不低于340 MPa、抗拉强度不低于640 MPa,具有较高的强度和较好的耐磨性。阀体需要承受压力并保持一定的耐磨和耐用性能,ZG340-640可用于制造阀体。因此该说法正确。
36. 钢材质量等级越高,对硫、磷等有害杂质含量的限制通常越严格。( )
【答案】正确
【解析】硫、磷会降低钢的塑性、韧性和焊接性能,因此钢材质量等级提高时,对其含量的限制通常更加严格。
37. 优质碳素结构钢(如45钢)的硫、磷含量比普通碳素钢更低,故综合力学性能更好。( )
【答案】正确
【解析】优质碳素结构钢对硫、磷含量的限制比普通碳素结构钢更严格,硫、磷含量通常更低,因而杂质危害较小,综合力学性能 generally better. 以45钢为例,其综合性能较好。因此该说法正确。
38. 不锈钢在任何腐蚀介质中都具有高的抗腐蚀能力。( )
【答案】错误
【解析】不锈钢的耐蚀性取决于合金成分、组织状态和具体腐蚀介质。在某些介质中,不锈钢仍可能发生点蚀、缝隙腐蚀或应力腐蚀。因此“在任何腐蚀介质中都具有高的抗腐蚀能力”说法错误。
39. 高碳铬轴承钢具有较高的硬度和耐磨性,主要用于制造滚动轴承的套圈和滚动体。( )
【答案】正确
【解析】高碳铬轴承钢经适当热处理后具有高硬度、良好耐磨性和接触疲劳强度,适合制造滚动轴承的套圈和滚动体。
40. 汽车发动机的气门一般采用耐热钢制造。( )
【答案】正确
【解析】气门工作时处于高温环境且需要频繁开闭,耐热钢具有良好的高温强度、耐热性和耐磨性,适合用于制造气门。
四、简答题(本大题共4小题,每题5分,共20分)
41. 简述金属材料工艺性能的含义及包含内容。
【答案】金属材料工艺性能指接受加工成形的能力。包含铸造、压力加工、焊接、切削加工及热处理性能等。设计制造零件时,需综合考虑材料选择与加工方法,就要考虑其工艺性能。
【解析】金属材料工艺性能是指材料适应各种加工工艺并获得合格零件的能力。主要包括铸造性能、压力加工性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能等。设计和制造零件时,应根据零件的使用要求,综合考虑材料选择和加工方法,以保证加工质量、生产效率和经济性。
42. 什么是金属材料的力学性能?金属的力学性能主要有哪些?它们常用的指标是什么?
【答案】力学性能是指金属材料在外力作用下所表现出的性能,也称机械性能,主要与材料的应力—应变关系及变形、断裂行为有关。主要包括强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。强度常用屈服强度和抗拉强度表示;塑性常用断后伸长率和断面收缩率表示;硬度常用布氏硬度和洛氏硬度表示;韧性常用冲击吸收能量或冲击韧度表示;疲劳强度常用疲劳极限表示。
【解析】金属材料的力学性能是材料在外力作用下表现出的变形、承载和断裂等性能。主要性能包括强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度。强度反映抵抗破坏的能力,常用屈服强度和抗拉强度表示;塑性反映塑性变形能力,常用断后伸长率和断面收缩率表示;硬度反映抵抗局部塑性变形的能力,常用布氏硬度和洛氏硬度表示;韧性反映抵抗冲击断裂的能力,常用冲击吸收能量或冲击韧度表示;疲劳强度反映材料抵抗交变载荷破坏的能力,常用疲劳极限表示。
43. 某汽车维修企业需要为变速器齿轮轴、汽车车架和铸造壳体选材,现有45钢、Q235、40Cr和HT200四种材料。分别说明这四种材料牌号的含义,并写出其适合的汽车零部件或结构件。
【答案】(1)45钢表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢,具有较好的综合力学性能,适合制造变速器齿轮轴等轴类零件。
(2)Q235表示屈服强度不低于235MPa的普通碳素结构钢,具有较好的焊接性能,适合制造汽车车架等焊接结构件。
(3)40Cr表示平均含碳量约为0.40%的铬合金结构钢,经热处理后具有较高的强度和韧性,适合制造承受较大载荷的齿轮轴等零件。
(4)HT200表示抗拉强度不低于200MPa的灰铸铁,具有良好的铸造性能和减振性,适合制造变速器壳体等铸造零件。
【解析】本题要求结合牌号规则和材料性能进行识别与选材。作答时应先说明数字、字母所代表的含义,再依据强度、韧性、焊接性能、铸造性能和减振性等特点匹配相应的汽车零部件。
44. 简述合金元素对钢性能的主要影响(100字以内)。
【答案】合金元素可提高钢的强度、硬度、耐磨性、韧性、耐蚀性及热硬性等。例如,铬增强强度和硬度,镍提高韧性,锰强化强度,硅改善疲劳强度,钨增强热硬性,钒综合提升强度和韧性,稀土元素优化特殊性能。
【解析】合金元素通过固溶强化、析出强化、细化晶粒、改变组织及提高淬透性等作用影响钢的性能。铬可提高强度、硬度和耐蚀性,镍可提高韧性,锰和硅可起强化作用,钨可提高热硬性,钒可细化晶粒并改善强韧性,稀土元素可净化钢液、细化组织并改善某些特殊性能。
五、综合应用题(本大题共1小题,每题10分,共10分)
45. 某汽车变速器维修企业需要更换一根承受轴向拉力的圆柱形连接销。连接销直径为 ,设计载荷为 。现拟选用调质状态的45钢或40Cr钢,已知45钢抗拉强度为 ,40Cr钢抗拉强度为 ,规定安全系数不小于2.5。该连接销工作时还受到反复冲击,且销表面存在一定磨损。(1)将连接销视为纯拉伸构件,计算其横截面积、工作应力,以及分别采用45钢和40Cr钢时的安全系数。(2)根据计算结果判断两种材料是否满足安全系数要求,并确定较适合该连接销的材料。(3)说明所选材料应采用的热处理工艺及其主要作用,并说明铸钢不宜直接替代该连接销材料的主要原因。
【答案】(1)连接销横截面积:。工作应力:。45钢安全系数:。40Cr钢安全系数:。(2)两种材料的安全系数均大于2.5,均满足强度要求。由于连接销承受反复冲击且表面有磨损,宜选用40Cr钢。(3)40Cr钢宜采用淬火加高温回火的调质处理,以获得较高的强度、韧性和疲劳抗力;必要时可对销表面进行感应淬火,以提高表面硬度和耐磨性。铸钢虽具有较好的强度和铸造成形能力,但铸态组织较粗大,内部可能存在气孔、缩松等缺陷,疲劳性能和尺寸精度通常不适合直接制造该类连接销。
【解析】(1)先用圆面积公式求截面积,再用载荷除以面积求工作应力,最后用抗拉强度除以工作应力求安全系数。(2)两种钢均满足安全系数要求,但40Cr经调质后具有更好的强韧性和淬透性,适合冲击及磨损工况。(3)调质提高综合力学性能,表面淬火可改善耐磨性;铸钢的铸态缺陷和组织特点限制了其直接应用。
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