模具材料与热处理考点及题库.doc

第一章 模具材料与热处理概述 1 马氏体的硬度主要决定于其： 碳含量 。 2 钢的淬透性主要决定于其： 合金元素含量 。 3 表征材料变形抗力和断裂抗力的性能指标是： 强度 。 4 钢的硬度主要决定于其 化学成分和组织 。在奥氏体、渗碳体、铁素体、珠光体等组织中 硬度最大的是： 渗碳体 。 随着含碳量的增加，钢的硬度、强度和耐磨性提高，塑性、韧性变差。 5 疲劳抗力： 是反映材料在交变载荷作用下抵抗疲劳破坏的性能指标。 6 可提高冷作模具钢的抗疲劳性能的因素是: 晶粒细小 。 7 反映冷作模具材料的断裂抗力 常用 指标是： 抗拉强度 。 (P8) 8 反映模具的脆断抗力常用的指标是： 韧性 。(P8) 9【模具失效】 是指模具模具丧失正常的使用功能，其生产出的产品已成为废品，模具不能通过一般修复方法（如刃磨、抛磨等）使其重新服役的现象。 10 在模具中常遇到的 磨损 形式有： 磨料磨损 、 粘着磨损 、 疲劳磨损 和 氧化磨损 。 1 1 钢的硬度和红硬性取决于钢的 化学成分 和 热处理工艺 。 【红硬性】 1 2. 模具的主要失效形式有： 断裂失效 、 过量变形失效 、 表面损伤失效 和 冷热疲劳失效 。冷热疲劳主要出现于 热作模具 ，在冷作模具上不出现。其它三种形式在冷、热作模具上均可能出现。 1 3 模具材料热处理工艺性主要包括： 淬透性 ； 回火稳定性 ； 脱碳倾向 ； 过热敏感性 ； 淬火变形与开裂倾向 等。 14 模具材料的 淬火 和 回火 是保证模具工作零件性能的中心环节。 1 5 高碳高合金钢锻造时，锤击操作应掌握“ 二轻一重 ”和 两均匀的操作要领，以减少内应力。 1 6 钢的基体组织中，铁素体耐磨性最差，马氏体耐磨性较好，下贝氏体耐磨性最好。对于淬火回火钢，一般认为，在含有少量残余奥氏体的回火钢马氏体的基体上均匀分布细小碳化物的组织，其耐磨性为最好。 1 7 对于锻后出现明显沿晶链状碳化物的模坯，须 正火 予以消除后然后再进行 球化退 火。 18 热疲劳开裂 、 热磨损 和 热熔蚀 是压铸模常见的失效形式。 19 在磨料磨损的条件下，影响耐磨性的主要因素有 硬度 和 组织 。 20 碳氮共渗是向工件表层同时渗入碳和氮，并以 碳为主 的化学热处理工艺。 2 1热锻模的最终热处理工艺应该是 淬火 +低温回火 22 T8钢奥氏体化后进行油淬，其组织为 23马氏体的硬度主要决定于 其 含 碳量的大小 24 在T10钢的各种热处理状态中，硬度较低、有较好的切削加工性能的是： 退火 。 第二章 冷作模具材料 1在冷态下完成对金属或非金属材料进行塑性变形的模具称为： 冷作模具 。 2能够造成二次硬化，显著提高钢的热硬性的元素是： 钨 。 3 常见的调质钢大都属于： 中碳低合金钢 。 4 在40Cr、 GCr15、 20CrMnTi、 Q235等 材料中，淬透性最好的是； 20CrMnTi 。 5 在1Cr18Ni9Ti、Cr12、1Cr13、 GCr15等合金中，铬元素含量最少的是： GCr15 。 6 在 T8A 、 9CrWMn、 Cr 1 2 、 W6Mo5Cr4V2 属于低淬透性冷作模具钢的是： T8A 。 7用T10钢制冲模时，其预先热处理工艺为： 球化退火 。其最终热处理工艺为： 淬火加低温回火 8W18Cr4V 型钢属于莱氏体钢，铸态组织中含有大量的： 鱼骨状组织 。 9 在高强韧性模具材料 ，适合作冷作模具的是： 6W6Mo5Cr4V 。 10重载冷冲模主要失效形式是： 崩刃 、 折断 ，因此应重点保证模具获得： 高强韧性 。 11对于高承载的高速钢冷作模具，采用 低温淬火 、 低温回火 可以防止崩刃和折断。 12冷作模具材料有 冷作模具钢 、 硬质合金 、 陶瓷材料 、 铸铁 等。 1 3. 冷作模具材料必须具备适宜的工艺性能，主要包括： 可锻性 、 可切削性 、 可磨削性 、 热处理工艺性 等。 1 4 Cr12型钢属于 高碳高合金钢 ，其 导热性差 ， 塑性低 ， 变形抗力大 ， 锻造温度范围窄 ，组织缺陷严重，所以锻造性能差。 1 5 CrWMn主要用于制造要求 变形小 、 形状复杂 的轻载冲裁模，轻载拉深、弯曲、翻边模等。 1 6 随着含碳量的增加，钢的硬度、强度和耐磨性提高， 塑性 、韧性变差。 1 7 冷作模具钢的合金化主要特点是：加入强碳化物形成元素，获得足够数量的合金碳化物，并增加钢的 淬透性 和 回火稳定性 ，以达到 耐磨性 和 强韧性 的要求。 1 8 冷作模具包括 冷冲压模 、 冷挤压模 、 冷镦模 、 拉丝模 等。 19 65Nb钢适于制作形状复杂的 有色金属 挤压模 、 冷冲模 和 冷剪模 。 2 0 高合金冷作模具钢因 淬透性好 ，可用 较缓的冷却介质淬火 ，如 气冷 、 油冷 、 盐浴分级淬火 等。 2 1 拉深模常见的正常失效形式是 粘附 ，拉丝模的失效形式主要是 磨损 和 崩刃 等。 2 2 低变形冷作模具钢 （高碳低合金冷作模具钢） ： 是在碳素工具钢基础上加入 适量如 Cr、 Mo、 Mn、Si、W、V 等 合金元素 ，提高钢的过冷奥氏体的稳定性，降低淬火冷却速度，减少淬火变形开裂的倾向。 2 3 基体钢： 是具有高速钢正常淬火基体成分的钢，这类钢过剩碳化物少，细小均匀，工艺性能好，强韧性有明显改善 。 (如65Nb) 2 4 锰、硅、铬和钼在模具钢中最主要的作用： 1） 锰明显增加钢的淬透性，且有利于脱硫 ； 2） 硅增加钢的淬透性和回火稳定性 ； 3） 铬显著增加钢的淬透性，有效地提高钢的回火稳定性 ； 4） 钼可提高钢的淬透性和高温蠕变强度 。 2 5 Cr12MoV钢采用不同的淬火温度和回火温度后的力学性能的变化： 1）Cr12MoV钢采用 低温淬火和低温回火 后，可以获得高的硬度、强度和断裂韧度； 2）若采用高温淬火和高温回火可以获得 良好的热硬性，其耐磨性、硬度也较高，但抗压强度和断裂韧度较低； 3）而采用中温淬火与中温回火可以获得 最好的强韧性配合 。 2 6 6W6Mo5Cr4V与W6Mo5Cr4V2相比， 成分、抗弯强度、塑性、冲击韧度和淬火硬度的不同 ： 1）6W6Mo5Cr4V的碳和钒的 质量分数 低于W6Mo5Cr4V2， 2）6W6Mo5Cr4V淬火状态 抗弯强度和塑性 高于W6Mo5Cr4V2， 3）6W6Mo5Cr4V 冲击韧度 高于W6Mo5Cr4V2， 4）6W6Mo5Cr4V 淬火硬度 低于W6Mo5Cr4V2。 27 选择冷作模具材料时应遵循的基本原则： 1） 首先要满足模具的使用性能要求，同时兼顾材料的工艺性能和经济性。 2） 在确定模具使用性能时，应从模具结构、工作条件、制品形状及尺寸，加工精度、生产批量等方面加以综合考虑。 28 未经锻造的Cr12MoV钢生产模具，分析热处理时开裂以及在生产过程中出现 崩刃 的原因： 由于Cr12MoV钢属于莱氏体钢，原始组织往往有较严重的碳化物偏析 ； 这不但会增加模具热处理时开裂的可能性，而且直接影响到模具的使用寿命 ； 因此一般在使用该钢时都需要经过锻造和预先热处理。 29 冷作模具材料使用性能的基本要求： 良好的耐磨性能；高强度；足够的韧性；良好的抗疲劳性能；良好的抗咬合能力。 3 0 常见的冷作模具钢的类型及牌号：( 详见 P 33 ) 类别 钢号 低淬透性冷作模具钢 T8A、GCr15 T10A 低变形冷作模具钢 CrWMn、9Mn2V 高耐磨微变形冷作模具钢 Cr12、Cr12MoV 高强度高耐磨冷作模具钢 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2 抗冲击冷作模具钢 9SiCr、60Si2Mn 高强韧性冷作模具钢 6W6、LD钢、GD钢、65Nb 高耐磨高强韧性冷作模具钢 GM钢、ER5钢 31. 回火稳定性反应了冷作模具 受热软化 的抗力。 3 2. 从合金化和性能特点看， 6CrNiSiMnMoV ( GD ) 钢属于 高强韧性 低合金冷作模具钢。 第三章 热作模具材料 1 适合于制作热模锻压力机锻模中锻件顶杆的材料是： 4Cr5W2VSi (W2) 。 2 适合于制造受力较轻的中小型锤锻模的材料是 5CrMnMo 3 热锻模的最终热处理工艺应该是： 调质 。 4 热作模具包括 热锻模 、 热镦模 、 热挤压模 、 压铸模 和 热冲裁模 等。 5 热冲裁凹模的主要失效形式是 磨损 和 崩刃 ，凸模的主要失效果形式是 断裂 及 磨损 。 6. 根据被压铸材料的性质，压铸模可分为 锌合金压铸模 、 铝合金压铸模 、 铜合金压铸模 。 7 常用的压铸模用钢以 钨系 、 铬系 、 铬钼系 和 铬钨钼系 热作模具钢为主。 8 热锻模： 是在高温下通过冲击力或压力使炽热的金属坯料成形的模具，包括锤锻模、 压 力机锻模、热镦模、精锻模和高速锻模等。 9 压铸模表面强化处理的原因和方法： 答： 原因： 为了防止熔融金属粘模、侵蚀，提高压铸模 成形部分 的抗蚀性和耐磨性，压铸模常采用表面强化处理。 常用的表面强化处理方法有： 氮化、氮碳共渗、渗铬、渗铝、渗硼等 。 10 压铸模常见的失效形式以及性能要求： 答： 失效形式 是 ： 热疲劳开裂 、 热磨损 和 热熔蚀 。 性能要求 是： 较高的耐热性和良好的高温力学性能 ； 优良的耐热疲劳性 ； 高的导热性 ； 良好的抗氧化性和耐蚀性 ； 高的淬透性 。 11 铬系热作模具钢的共同特点： 答： 因含铬量较多，具有较高的淬透性 。 耐热疲劳抗力较好 。 回火稳定性较高 。 与钨系热作模具钢相比，有较高的韧性，但高温强度不足 。 因所含碳化物种类和数量大致相同，因而过热敏感性也大致相同 。 12 锤锻模的工作条件及性能要求： 答： 工作条件 ： 锤锻模在工作中受到高温、高压、高冲击负荷的作用。在交变应力作用下，模具表面产生网状或放射状的热疲劳裂纹以及模腔磨损或严重偏载、工艺性裂纹导致模具开裂 。 性能要求 ： 锤 锻模应具有较高的高温强度和韧性，良好的耐磨性和耐疲劳性，由于锤锻模尺寸比较大，还要求锤锻模用钢具有高的淬透性 。 13 热挤压模具的制造工艺路线一般为： 答： 下料锻造预先热处理机械加工淬火、回火精加工。 各 热加工工序的作用 ： 锻造的作用是为了改善碳化物的均匀性 。预先热处理包括 退火、锻后正火 。 退火是为了消除内应力，并得到圆而细小的碳化物。锻后正火是为了消除链状碳化物 。 淬火加回火是为了得到优良的综合力学性能，如硬度冲击韧度等 。 14 比较5CrNiMo与45Cr2NiMoVSi钢的性能特点、应用范围： 答： 性能特点 ： 淬透性明显提高。 热稳定性比5CrNiMo钢高150 。 具有高的强韧性 。 抗热疲劳和热磨损性能较高，具有优良的使用性能。 冷加工时较5CrNiMo切削略困难些。 应用范围 ：45Cr2NiMoVSi适用于 制造高强韧性大截面锤锻模 ，而5CrNiMo适合于 制造受力较轻的中小型锤锻模。 15 常作热作模具用钢及牌号：( 详见 P 102 ) 类别 钢号 锤锻模用钢 5CrMnMo、5CrNiMo 热锻模、热挤压模用钢 4Cr3Mo3Si、3Cr3Mo3VNb（HM3） 压铸模用钢 3CrMo3W2V（HM1）、3Cr2W8V 热冲模用钢 8Cr3、7Cr3 16 保证耐热性的关键是模具的组织应有较好的 热稳定性 。 第四章 塑料模具用钢 1 常见的渗碳钢大都属于 ：低碳低合金钢 。 2 渗碳钢塑料模要选用渗碳钢制造，并进行 渗碳 、 淬火 和 低温回火 作为最终热处理。 渗碳型塑料模具用钢主要用于 冷挤压成形 的塑料模。 3 时效硬化型塑料模具用钢 （ 06Ni钢 、 25CrNi3MoAl钢 ） 的共同特点是 含碳量低 ， 合金度较高 ，经高温淬火（固溶处理）后，钢处于 软化 状态，组织为 单一的过饱和固溶体 。时效硬化型钢塑料膜的热处理工艺的基本工序是： 固溶处理 ； 时效处理 。(P 88 ) 4 塑料模常见的失效形式有 磨损及腐蚀 、 塑性变形 和 断裂 。 (P 66 ) 5 马氏体类耐蚀塑料模具钢 ( 2Cr13钢 、 2Cr13钢) 主要用于 高负荷并在腐蚀介质作用下工作的塑料模具和透明塑料制品模具 . (P 81 ) 6 预硬钢： 所谓预硬钢就是供应时已预先进行了热处理，并使之达到模具使用态硬度，在这硬度条件下把模具加工成形不再进行热处理而使用，从而保证了模具的制造精度 。 7 塑料钢热处理的基本要求是： 适合的工作硬度和足够的韧性；确保淬火微小变形；表面无缺陷易于抛光；有足够的变形抗力 。 8. 时效硬化型钢塑料膜的热处理工艺的基本工序是： 固溶处理。 时效处理 。 9 20CrMnTi制作塑料模具的制造工艺路线为： 下 料锻造模坯退火机械粗加工冷挤压成形再结晶退火机械半精加工渗碳淬火、 低温 回火机械精加工抛光镀铬装配。 10. 根据塑料制品种类和质量要求选用塑料模具钢： 对型腔表面要求耐磨性好，心部韧性要好但形状并不复杂的塑料注塑模：可选用低碳合金钢和低碳合金结构钢。对于大、中型且型腔较复杂的模具，可选用LJ钢和12CrNi3A1 等优质渗碳钢。 对聚氯乙烯或氟塑料及阻燃的ABS塑料制品：所用模具钢必须有较好的抗腐蚀性。这类模具的成形件常用耐蚀塑料模具钢，例如PCR、4Cr13等。 对生产以玻璃纤维作添加剂的热塑性塑料制品的注射模或热固性塑料制品的压缩模：要求模具有高硬度、高耐磨性、高的抗压强度和较高韧性，常用淬硬型模具钢制造，例如选 用T8A、T10A、Cr6WV，Cr12，9Mn2V，9SiCr，CrWMn，GCr15等淬硬型模具钢。 制造透明塑料的模具：要求模具材料有良好的镜面抛光性能和高耐磨性，所以采用时效硬化型钢制造，例如18Ni类，PMS、PCR等。也可用预硬型钢，如P20系列及8CrMn等。 CrWMn钢锻后均需进行 等温球化退火 ，如果锻造质量不高，出现严重网状碳化物或粗大晶粒，必须在球化退火前进行一次 正火 。 11 为了使塑料模成形件或其它摩擦件有高硬度、高耐磨性和高韧性，在工作中不致于脆断，所以要选用 渗碳钢 制造，并进行 渗碳 、 淬火 和 低温回火 作为最终热处理。 12 当在塑料中加入玻璃纤维时，模具型腔首先要考虑有可能会造成 磨损 问题。 13 Cr12型钢的Cr的质量分数高达 12% ，所以具有高淬透性。 14 常用塑料模具的类型与牌号：( 详见 P 67 ) 类别 钢号 渗碳型 20、20CrMnTi、DT1