第一学期《工程材料》期末试卷A卷及答案

系别：__________ 班次：____________ 姓名：___________ 学号：____________。

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2008—2009学年第一学期
《工程材料》期末考试试卷(A)
注意：本试卷共四大题，总分100分，考试时间120分钟。

本试卷适用于07模具班，共需印制61份。

1. 碳素工具钢的含碳量一般是在以下哪个范围之内（ ） A. 0.3% - 0.5% B. 0.5% - 0.7% C. 0.7% - 1.3% D. 1.3% - 1.6%
2. 以下那种元素是9Mn2V 里不含的 （ ） A. C 元素 B. Ni 元素 C. Si 元素 D. Mn 元素
3. Cr12是以下哪种冷作模具钢的典型钢种 （ ）
A. 高碳高铬冷作模具钢
B. 空淬冷作模具钢
C. 油淬冷作模具钢
D. 基体钢
4. 以下哪种模具钢的抗压强度、耐磨性及承载能力居冷作模具钢之首 （ ） A. 碳素工具钢 B. 火焰淬火冷作模具钢 C. 高速钢 D. DT 合金
5. 以下哪种钢号不属于热作模具钢的类型 （ ） A. 5CrNiMo B. 3Cr2W8V C. 4Cr5MoSiV D. 9SiCr
6. 高韧性热作模具钢的含碳量在以下哪个范围之内 （ ） A. 0.3% - 0.5% B. 0.5% - 0.7% C. 0.7% - 1.3% D. 1.3% - 1.6%
7. 以下哪个钢种属于冷热兼用的模具钢 （ ） A. GR 钢 C.HD 钢 C. 012Al D.PH 钢
8. 以下哪个选项的塑料模具钢已列入了国家标准 （ ） A. 3Cr2Mo 和CrWMn B. CrWMn 和Cr12MoV
C. 3Cr2Mo 和3Cr2MnNiMo
D. 3Cr2MnNiMo 和Cr12MoV
9. SM50属于以下哪种塑料模具钢 （ ）
A. 预硬型塑料模具钢
B. 碳素塑料模具钢
C. 渗碳型塑料模具钢
D. 时效硬化型塑料模具钢 10. 以下哪种表面工程技术改变了技术表面的化学成分 （ ） A. 表面改性 B. 表面处理 C. 表面涂覆 D. 电镀技术
1.按照工作条件可将模具分为 、 、 。

2.塑料模具按其成型固化可分为 、 。

3.模具的失效形式主要有 、 、 、 、 。

4.塑料模具用钢系列有七大类，分别是 、 、 、 、
、 、 。

5.表面工程技术有三类，分别是 、 、 。

6.热作模具钢的主要失效形式是 、 。

7.铁碳合金相图中三种基本相是 、 、 。

1．硬度 2.模具失效 3. 延伸率 4. 二次硬化 5. 时效
一、选择题：请将唯一正确答案的编号填入答卷中，本题共10小题，每题2分，共20分。

三、名词解释：本题共5小题，每空3分，共15分。

二、填空题：本题每空1分，共25分。

系别：__________ 班次：____________ 姓名：___________ 学号：____________。

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1. 简述冷作模具的强韧化处理工艺。

2. 钢在热处理时有哪两种常用的冷却方式（作图表示）。

3. 什么是PVD,什么是CVD ，并对它们的工艺进行对比。

4. 简述模具材料的选用原则。

四、简答题：本题共4小题，每小题10分，共40分。

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2008—2009学年第一学期 《工程材料》期末考试试卷(A)参考答案
一、选择题（共10道小题，每题2分，共20分）
1．C 2. B 3. A 4. C 5. D 6. A 7. C 8. C 9. B 10 A
二、填空题（每空1分，共25分）
1．冷作模具 、热作模具 、型腔模具。

2. 热固性塑料模具 、热塑性塑料模具。

3. 断裂失效 、磨损失效 、疲劳失效 、变形失效 、腐蚀失效。

4. 非合金塑料模具钢 、预硬型塑料模具钢 、时效硬化型塑料模具钢 、渗碳型塑料模具钢 、整体淬硬型塑料模具钢 、耐蚀型塑料模具钢 、无磁塑料模具钢。

5. 表面改性 、表面处理 、表面涂覆。

6. 热磨损失效 、 冷热疲劳失效。

7. 铁素体 、奥氏体 、渗碳体。

三、名词解释（共5道小题，每题3分，共15分。

意思对即可给分） 1. 硬度：材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。

2．模具失效：模具在工作过程中可能同时出现多种形式的损伤，各种损伤之间又相互渗透，相互促进和各自发展，而当某种损伤的发展导致模具失去正常功能时，则模具失效。

3. 延伸率：材料试想受单轴拉力时的伸长量与原长度的比值。

4. 二次硬化：某些铁碳合金需经过多次回火后，才进一步提高其硬度，把这种硬化现象称为二次硬化。

5. 时效：为消除精密量具或模具，零件在长期使用中尺寸、形状发生变化，常在低温回火后精加工前，把工件重新加热倒100-150℃，保持5-20h ，这种为稳定紧密制件质量的处理，称为时效。

四、简答题（共4道小题，每题10分，共40分。

意思对即可给分）
1. 热喷涂技术是使基体表面强化和表面防护的一门技术，是表面工程中的一门重要学科。

原理：
利用一种热源，将粉末状或丝状的金属或非金属喷涂材料加热到熔化或半熔化状态，并用热源自身的动力或外加高速气流雾化，使喷涂材料的熔滴以一定的速度喷向进过预处理干净的基体表面，依靠喷涂材料店物理变化和化学反应，与基体形成结合层的工艺方法。

（6分）
工艺过程：
工件表面预处理 → 工件预热 → 喷涂 → 涂层后处理（4分）
2. 主要有两种冷却方式：等温冷却和连续冷却。

(2分) （8分）
3. PVD ：物理气相沉积。

是利用蒸发、溅射、或辉光放电、弧光放电的物理过程，在基材表面沉积所需涂层的技术。

（2分）
CVD ：化学气相沉积。

在相当高的温度下，混合气体与基体的表面相互作用，使混合气体中的某些成分分解，并在基体上形成一种金属或化合物的固态薄膜或镀层。

（3分） 工艺对比：
⑴ 工艺温度高低是CVD 和PVD 之间的主要区别。

CVD 的工艺温度较高。

（1分）
⑵ 对进入反应器的工件清洁度要求不同：CVD 要低一点，因为附着在工件表面的杂质会在高温下烧掉，而且高温下得到的镀层结合强度要更好。

（1分）
⑶ 镀层工艺：CVD 镀层往往比各种PVD 镀层略厚一些，而且CVD 镀层的表面略比基体的表面粗糙些，PVD 镀膜可如实地反映材料的表面，不用研磨就具有很好的金属光泽。

（1分）
⑷ 绕镀性：CVD 反应发生在低真空的气态环境中，具有很好的绕镀性。

PVD 技术由于气压较低，绕镀性较差。

（1分）
⑸ 安全问题：PVD 是一种完全没有污染的工序，而CVD 的反应气体、反应尾气都有一定腐蚀性、可燃性、及毒性，因此操作中需加防范。

（1分）
4. 在保证工艺要求前提下尽量做到节约，是我们选取模具材料的总原则。

具体应从两个方面考虑：
⑴ 模具材料的使用性能（5分）
各种模具的工作条件不同，对模具材料的性能要求也不相同。

要根据模具的工作条件和使用寿命要求，合理的选用材料与工艺，使之达到主要性能最优，而其他性能损失最小的最佳状态。

对使用要求主要包括：
① 硬度和热硬性。

硬度是模具材料的主要性能指标，模具在应力作用下，应能保持形状和尺寸不变。

热硬性是指模具在高温工作条件下，保持组织和性能稳定的能力。

②耐磨性。

这是决定模具使用寿命的重要因素。

模具在使用时承受相当大的压应力和摩擦力，要求模具能够在强烈摩擦下仍保持精度不变。

③强度和韧性。

模具在使用时承受拉压、冲击、振动、扭转和弯曲等应力，重负荷的模具往往容易发生早起失效。

使材料保持足够的强度和韧性，将有利于延长模具的使用寿命。

④抗疲劳性。

模具工作时承受着机械冲击和热冲击的交变应力。

受应力和温度梯度的影响而引起裂纹，往往是在型腔表面形成浅而细的裂纹，它的迅速传播和扩展会导致模具报废。

提高疲劳性，课有效地延迟疲劳裂纹的形成与扩展。

⑵模具材料的工艺性能（5分）
模具材料的工艺性能会成为影响模具生产和制造难易的主要因素之一，模具材料的工艺性能主要有如下几种：
①可加工性。

钢材的可加工性主要包括切削、磨削、抛光、冷拔等加工性和锻压加工性。

②淬硬性和淬透性。

淬硬性主要取决于钢的碳含量，淬透性主要取决于钢的化学成分和淬火前钢的原始组织。

③淬火温度和热处理变形。

为了便于生产，要求模具钢的淬火温度范围尽可能宽些，特别是当模具采用火焰加热局部淬火时，要求模具钢有更宽的淬火温度范围。

而且绝大多数模具是在切削加工后，通过热处理而获得所需的组织和性能。

因此要求淬火时尺寸变化小，各向具有相近似的变化，且组织稳定。

④脱碳敏感性。

模具钢在锻造、退火或淬火时，若在无保护气氛下加热，其表面层会产生脱碳等缺陷，而使模具的耐用度下降。