模具材料期末复习题及答案

模具材料期末复习题及答案第1章模具材料概述根据其用途和服役条件不同，将模具材料分为哪几类模具材料？冷作模具材料、热作模具材料、塑料模具材料和其他模具材料。

对各类模具钢提出的性能要求主要包括那些主要使用性能？硬度、强度、韧性、耐磨性、咬合抗力、抗热疲劳性、耐蚀性及其他特殊性能。

选用模具材料时应遵循哪些原则？满足使用性能原则、工艺性能原则、经济性原则。

第2章冷作模具材料冷作模具钢按成分和性能主要可分为哪几种钢？请为每种钢写出一个代表性钢号。

碳素工具钢T10A、高碳低合金钢9Mn2V、高耐磨冷作模具钢Cr12MoV、冷作模具用高速钢W6Mo5Cr4V2、基体钢6Cr4W3Mo2VNb。

试分析冷冲裁模的工作条件与性能要求。

冷冲裁模主要对各种坯料进行冲切成型。

冷冲裁模的主要工作部位是凸模和凹模的刃口，靠它们对金属坯料施加压力，使其产生弹性变形、塑性变形和分离等过程。

在弹性变形阶段，凸模端面的中间部分与坯料脱离，压力都集中在刃口附近的狭小范围内。

在塑性变形和分离阶段，凸模切入坯料，同时金属坯料被挤入凹模洞口，使模具的刃口端面和侧面产生挤压和摩擦，所以对模具材料要求具有高的硬度、耐磨性、冲击韧性以及耐疲劳断裂性能。

冷冲裁模对模具材料的主要性能要求是什么？较高的强度、硬度、耐磨性，一定的韧性模具材料的冷加工工艺性能主要包括哪些性能？切削加工性能、磨削加工性能、抛光加工性能和冷变形性能。

模具材料的热加工工艺性能主要包括哪些性能？铸造工艺性能、锻造工艺性能、焊接工艺性能模具材料的热处理工艺性能主要包括哪些性能？淬透性、淬硬性、变形开裂敏感性和氧化脱碳敏感性。

模具钢在锻造后进行机加工之前，一般应进行哪种热处理？退火碳素工具钢和高碳低合金钢作为冷作模具钢使用时，应对其进行何种最终热处理？淬火+低温回火高速钢作为冷作模具钢使用时，对其进行淬火处理时，应采用什么样的温度淬火？比常规淬火温度低的温度某企业的材料仓库中只有Q235、5CrNiMo、9CrWMn和3Cr2Mo四种钢，应选用其中的什么钢制造冷冲裁模？9CrWMnT8A模具钢的预备热处理工艺为退火，退火后钢的显微组织应为什么组织？珠光体在模具钢的热处理工艺中，淬火的目的是为了获得什么显微组织？马氏体或下贝氏体冷作模具钢应具备哪些较高的使用性能？(答出其中5项即可)硬度、强度、耐磨性、韧性、抗疲劳性、抗咬合性在T12模具钢的热处理工艺中，正火的目的是什么？为了消除网状碳化物厚板冲裁模具用钢一般批量较小时，为降低材料成本，可选什么钢种制造？T8A在钢的淬火工艺中，加热的目的是为了获得何种显微组织？奥氏体一般冷作模具钢的碳含量（质量分数）在什么范围内？0.6%～2.3%模具钢退火后，硬度一般在什么范围内？≤255HBS冷冲模具最终热处理后，凸模的硬度一般为58~62HRC，凹模的硬度应为多少？60~64HRC9Mn2V属于何种模具钢？其含碳量是多少？冷作模具钢，其含碳量为0.9%左右。

试从化学成分、淬透性、淬火介质和淬火变形等方面讨论高碳低合金钢的特点。

（1）含碳量较高，合金元素含量较低。

（2）因含有合金元素使其淬透性比碳素工具钢高，所以叫“中淬透性钢”。

（3）因其淬透性较高，故可油冷淬火，因此也叫油淬钢。

（4）因可油冷淬火，故淬火变形比碳素工具钢小。

与W6Mo5Cr4V2相比，基体钢65Nb在化学成分、力学性能和使用范围方面有何特点？（1）与W6Mo5Cr4V2相比，65Nb钢碳含量较低（但是比W6Mo5Cr4V2钢淬火基体的含碳量稍高），钨、钼、钒含量低，含有少量的铌。

（2）这种合金化特点既保证了该钢具有象高速钢一样高的强度、硬度和耐磨性，又具有比高速钢更高的韧性和抗疲劳强度。

（3）因此65N可以用来制造各类冷作模具，尤其适于制造复杂、大型或有加工难度金属的冷挤压模具以及受冲击负荷较大的冷镦模具硅钢片冷冲裁模具的技术要求为：硬度58～62HRC，变形微小，使用寿命20万件以上。

（1）试讨论硅钢片冷冲裁模具为什么一般均用Cr12MoV钢制作？（2）试设计该模具的制造工艺路线。

（3）试指出该钢的锻造工艺特点。

（4）试制定其最终热处理工艺，并绘出热处理工艺曲线。

（1）Cr12MoV钢属于高耐磨微变形冷作模具钢，其特点是具有高的耐磨性、淬透性、微变形、高热稳定性，是制造冷冲裁模的重要材料。

故硅钢片冷冲裁模具一般选用Cr12MoV钢制作。

（2）模具的制造工艺路线：下料→锻造→球化退火→机械加工→淬火+低温回火→平磨→线切割加工→成型组装。

（3）锻造工艺特点：一般应采用变向锻造法，即多向反复镦粗一拔长一镦粗，使材料组织中粗大的条状和块状碳化物充分破碎，降低带状碳化物的级别。

（4）制定最终热处理工艺，绘出工艺曲线。

低淬低回工艺淬火：450℃第一次预热，850℃第二次预热，980℃加热，油冷淬火。

回火：220℃图1.Cr12MoV钢的淬火和回火工艺第3章热作模具材料热作模具钢按用途主要可分为哪几种类型的模具钢？锻压模具钢、热挤压模具钢、压铸模具钢和热冲裁模具钢高速钢淬火后必须经过多少次回火？三次以上的回火热锻模工作时承受较大的载荷，主要应要求模具材料具有较高的什么力学性能？热强性不同温度下服役对模具材料主要力学性能的要求不同，对高温下服役的压铸模具用钢一般主要应考虑其具有什么性能？耐熔融金属冲蚀性能、抗热疲劳性能一般应对热作模具钢进行何种最终热处理？淬火+高温回火对热作模具的使用性能要求有哪些？(1)较高的高温硬度；(2)优良的耐热疲劳性能；(3)较高的高温强度和韧性；(4)良好的耐磨性。

请为低耐热模具钢、中耐热模具钢和高耐热模具钢各写出一个代表性钢号。

（1）低耐热性：5CrNiMo；（2）中耐热性：4Cr5MoSiV；（3）高耐热性：3Cr2W8V。

请为中小型锤锻模、大型锤锻模和压力机锻模各选一个合适的钢号。

中、小型锤锻模：5CrMnMo；大型锤锻模：5CrNiMo；压力机锻模：4Cr5MoSiV。

热作模具钢按工作温度或耐热性可分为哪几种类型的钢？低耐热性热作模具钢、中耐热性热作模具钢和高耐热性热作模具钢在选择锻造模具材料时，一般中小型锤锻模、大型锤锻模和压力机锻模各应首选何种钢号？中小型锤锻模应首选5CrMnMo，大型锤锻模应首选5CrNiMo）钢，压力机锻模应首选4Cr5MoSiV钢。

一般热作模具钢的碳含量（质量分数）在什么范围内？0.3%～0.6%4Cr5MoSiV1热作模具钢最终热处理淬火、回火后，硬度一般应为多少？40~50HRC若热作模具的尺寸较大，为了使其整个截面获得均匀的力学性能，则应要求其何种热处理工艺性能较高？淬透性铬系热作模具钢淬火后必须进行两次回火，第二次回火的温度与第一次回火的温度相比，一般情况下应低20℃，还是高20℃？低20℃某一铝合金挤压模的工作温度为500~600℃，要求具有高的强韧性。

该模具用钢应属于热作模具钢还是冷作模具钢？在T10A、CrWMn、3Cr2Mo、5CrMnMo、5CrNiMo和4Cr5MoSiV钢中，哪些钢属于该种钢？在上述钢中为其选择一合适的模具钢。

为该模具钢制定最终热处理工艺。

画出热处理工艺曲线。

答：热作模具钢，5CrMnMo、5CrNiMo和4Cr5MoSiV属于热作模具钢。

（5分）4Cr5MoSiV（2分）预热：550℃、850℃两次预热淬火：1000~1030℃×0.5~1.0min/mm，油冷至150~180℃立即回火回火：600℃×2h+580℃×2h，空冷（4）热处理工艺曲线：（4分）图2.铬系热作模具钢4Cr5MoSiV淬火回火工艺第4章塑料模具材料我国目前用于塑料模具的钢种，按照钢的特性和使用时的热处理状态可以分为哪6类？(1)渗碳型；(2)淬硬型；(3)调质型；(4)预硬型；(5)耐蚀型；(6)时效硬化型塑料模具用钢主要包括哪六种类型的钢？渗碳型、调质型、淬硬型、耐蚀型、预硬型、时效硬化型SM3Cr2Mo为何种模具钢？其化学成分如何？塑料模具钢，含碳量0.3%左右，含铬量2%左右，含钼量1%左右。

某高精密塑料模具，要求最终热处理后硬度为40HRC左右，变形率为-0.01%~-0.02%,请在T12A、9SiCr、5CrMnMo、25CrNi3MoAl、2Cr13和3Cr2W8钢中为该模具选择合适的模具材料，合理安排加工工艺路线，并制定热处理工艺。

答：选择时效硬化型塑料模具钢：25CrNi3MoAl高精密塑料模具工艺路线：淬火→高温回火→粗加工→半精加工→去应力退火→精加工→时效→研磨→抛光或光刻花纹→装配使用。

淬火加热温度：880℃，空冷或水冷高温回火：680℃，空冷去应力退火：650℃×1h，空冷时效520~540℃×6~8h，空冷时效硬度为39~42HRC。

经此处理后时效变形率仅为–0.01%~–0.02%。

第5章模具失效冷作模具和热作模具的基本失效形式可分为哪几种类型？塑性变形、磨损、疲劳和断裂失效。

模具制造过程中常见的热处理缺陷除了变形与开裂外，还有哪些在热处理过程中可能产生的缺陷？氧化、脱碳、欠热、过热和过烧、淬火硬度不足与软点、回火缺陷和表面腐蚀等。

第6章模具热处理的缺陷及预防措施请写出四种可提高模具使用寿命的表面处理技术。

（写出其中任意4种即可）渗氮、渗硼、热喷涂、TD处理、气相沉积、离子注入何谓热应力？何谓组织应力？模具在加热和冷却时，由于部位的温度差别而导致热胀和冷缩程度的不一致所引起的应力，称为热应力；模具在热处理过程中由于其各部位相变的不同时性所引起的应力，称为组织应力。

对模具进行失效分析时可采用哪些主要方法？化学分析、金相分析、力学分析、断口分析、无损探伤可采用表面处理技术提高模具的使用寿命，请写出其中五项你熟悉的表面处理技术。

渗氮、渗硼、热喷涂、TD处理、气相沉积、离子注入（其中任意5种）第7章模具材料的标准JIS、ASTM、DIN各是哪个国家的标准代号？JIS——日本的标准代号，ASTM——美国（材料协会）的标准代号，DIN——德国的标准代号。

请解释“GB/T1299-2000合金工具钢”中各字母和数字的含义。

中国国家标准GB/T1299-2000，G—国家，B—标准，T—推荐，1299—国家标准编号，2000—该标准修订年份为2000年。