3-15滚动轴承钢对冶金质量、表面质量和原始组织有那些要求，为什么？

要求：纯净和组织均匀，不允许缺陷存在

原因：1轴承钢的接触疲劳寿命随钢中的氧化物级别增加而降低；非金属夹杂物可破

坏基体的连续性，容易引起应力集中，可达很高数值；2碳化物的尺寸和分布对轴承的接触疲劳寿命也有很大影响：大颗粒碳化物具有高的硬度和脆性、密集的碳化物影响钢的冷热加工性，降低钢的冲击韧度

3-16滚动轴承钢原始组织中碳化物的不均匀性有哪几种情况？应如何改善或消除？

液析碳化物、带状碳化物和网状碳化物

消除措施：液析碳化物：采用高温扩散退火，一般在1200℃进行扩散退火 带状碳化物：需要长时间退火

网状碳化物：控制中扎或终锻温度、控制轧制后冷速或正火 3-17在使用状态下，的最佳组织是什么？在工艺上应如何保证？

组织特点：细小均匀的奥氏体晶粒度5~8级；M中含0.5~0.6%C；隐晶M基体上分布细小均匀的粒状K，体积分数约7~8%， 一般可有少量AR

热处理工艺：球化退火→为最终淬火作组织准备；淬回火工艺参数对疲劳寿命有很大影响；一般采用保护气氛加热或真空加热；160℃保温3h或更长回火，硬度62~66HRC；

如要求消除AR → 淬火后立即冷处理,而后立即低温回火。

3-18分析机床主轴的服役条件、性能要求。按最终热处理工艺分类机床主轴有哪几种？每

种主轴可选用那些钢号？其冷热加工工艺路线是怎样的？

服役条件：① 传递扭矩，交变性，有时会承受弯曲、拉压负荷；② 都有轴承支承，轴颈处受磨损，需要较高的硬度，耐磨性好；③ 大多数承受一定的冲击和过载 性能要求：足够的强度；一定的韧度和耐磨性

分类：轻载主轴：采用45钢，整体经正火或调质处理，轴颈处高频感应加热淬火；

中载主轴：一般用40Cr等制造，进行调质处理，轴颈处高频感应加热淬火。如冲击力较大，也可用20Cr等钢进行渗碳淬火 重载主轴：可用20CrMnTi钢制造，渗碳淬火

高精度主轴：一般可用38CrMoAlA氮化钢制造，经调质后氮化处理，可满足要求

冷热加工工艺路线：毛坯→ 预先热处理→机械粗加工→最终热处理（淬火回火或渗碳淬火等)→精加工。

3-19分析齿轮的服役条件、性能要求。在机床、汽车拖拉机及重型机械上，常分别采用哪

些材料做齿轮？应用那些热处理工艺？

服役条件：机床齿轮：载荷不大，工作平稳，一般无大的冲击力，转速也不高 汽车、拖拉机上的变速箱齿轮属于重载荷齿轮。 航空发动机齿轮和一些重型机械上的齿轮承受高速和重载

性能要求：较高的弯曲疲劳强度、高的接触疲劳抗力、足够的塑性和韧度、耐磨性好

机床齿轮：常选用调质钢制造，如45、40Cr、42SiMn等钢，热处理工艺为正火或调质，

高频感应加热淬火

汽车、拖拉机上的变速箱齿轮：一般都采用渗碳钢，如20Cr、20CrMnTi等，进行渗碳热处理。

航空发动机齿轮和一些重型机械上的齿轮：一般多采用高淬透性渗碳钢，如12CrNi3A、18Cr2Ni4WA等钢。

3-20高锰耐磨钢有什么特点，如何获得这些特点，在什么情况下适合使用这类钢？

特点：高碳、高锰。铸件使用。 特点获得手段：

1材质方面：控制碳含量、锰含量、加入适量合金元素 2热处理方面：

① 水韧处理加热T应＞Acm，一般为1050 ~1100℃，在一定保温时间下，K全部溶入A中 ② 缓慢加热、避免产生裂纹

③ 铸件出炉至入水时间应尽量缩短，以避免碳化物析出。冷速要快，常采用水冷。水冷前

水温不宜超过30℃，水冷后水温应小 于60℃

④ 水韧处理后不宜再进行250~350℃的回火处理，也不宜在250~350℃以上温度环境中使

用。

应用：广泛应用于承受大冲击载荷、强烈磨损的工况下工作的零件，如各式碎石机的衬板、颚板、磨球，挖掘机斗齿、坦克的履带板等

3-21为什么ZGMn13型高锰耐磨钢咋淬火时能得到全部奥氏体组织，而缓冷却得到了大量

的马氏体？

① 由于高锰钢的铸态组织为奥氏体，碳化物及少量的相变产物珠光体所组成。沿奥氏体晶界析出的碳化物降低钢的韧性，为消除碳化物，将钢加热至奥氏体区温度（1050-1100℃，视钢中碳化物的细小或粗大而定）并保温一段时间（每25mm壁厚保温1h），使铸态组织中

的碳化物基本上都固溶到奥氏体中，然后在水中进行淬火，从而得到单一的奥氏体组织

②Mn元素的存在降低了Ms点，在冷却过程中Mn元素会析出以使Ms点升高。淬火时冷却速度较快Mn来不及析出，所以Ms点较低，得到的是奥氏体组织；缓慢冷却时Mn可以析出，Ms点上升，得到的就是大量马氏体组织。

3-22一般说硫（S）元素在钢中的有害作用是引起热脆性，而在易切削钢中为什么有有意

的加入一定量的S元素？

硫在钢中与锰和铁形成硫化锰夹杂，这类夹杂物能中断基体金属的连续性，在切削时促使断屑形成小而短的卷曲半径，而易于排除，减少刀具磨损，降低加工表面粗糙度，提高刀具寿命。通常钢的被切削性随钢中硫含量的增多而增高。 3-23 20Mn2钢渗碳后是否适合直接淬火，为什么？

不能，原因：20Mn2不是本质细晶粒钢，Mn元素在低碳钢中减小的是珠光体晶粒尺寸，高碳钢中增大的也是珠光体晶粒，而粗晶粒钢是加热时（在一定范围内，对本质晶粒钢是在930以下）随温度升高晶粒变大，细晶粒钢是变小，或者不易长大，Mn虽然可以细化珠光体，但是却可以增大奥氏体长大的倾向，对20Mn2，含锰较高，这样大大增加奥氏体长大的倾向，所以是本质粗晶粒钢，不能直接淬火。

3-24在飞机制造厂中，常用18Cr2Ni4WA钢制造发动机变速箱齿轮。为减少淬火后残余应