调质并高频表面淬火后制造表面高硬度、耐磨的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴[1]、心轴、套筒、销子、连杆[2]等零件，下面几种材料最合适材料是（ ）- 45钢- 20钢- 40Cr- Q345

考查要点：本题主要考查对不同钢材热处理工艺及性能特点的理解，以及根据零件性能需求选择合适材料的能力。

解题核心思路：

1. 明确热处理工艺目标：调质（提高综合机械性能）+高频表面淬火（强化表面硬度和耐磨性）。
2. 分析材料特性：需选择淬透性好、调质后强度和韧性均衡，且能通过表面淬火获得高硬度的材料。
3. 排除干扰项：
   • 低碳钢（如20钢）淬透性不足，无法满足高硬度要求；
   • 普通中碳钢（如45钢）调质性能有限；
   • 结构钢（如Q345）强度和韧性不如铬钼钢系。

关键点：40Cr钢因含铬元素，具有优异的淬透性，调质后强度高且韧性好，表面淬火后硬度显著提升，特别适合制造耐磨、高应力的轴类和齿轮零件。

材料性能对比

1. 45钢：中碳钢，淬透性一般，调质后强度和韧性中等，但高频淬火后表面硬度提升有限。
2. 20钢：低碳钢，淬透性差，无法通过调质获得足够强度，不适合高载荷零件。
3. 40Cr：铬调质钢，淬透性优异，调质后强度高且韧性好，表面淬火后硬度可达HRC50以上，综合性能最佳。
4. Q345：低合金结构钢，强度和韧性低于铬钼钢系，热处理效果不如40Cr。

工艺与需求匹配

• 调质处理：40Cr调质后屈服强度可达800~900MPa，韧性优于45钢和20钢。
• 高频淬火：表面形成马氏体，硬度显著提高，心部保持良好韧性，避免应力集中导致断裂。
• 应用场景：齿轮、轴类零件需同时承受高应力和磨损，40Cr性能全面满足要求。