浙江大学宁波理工学院模具材料考试题Word文件下载.docx

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4.良好的抗疲劳性能：

很多冷作模具（如冷镦、冷挤、冷冲）是在交谈载荷作用下发生疲劳破坏的，为提高寿命需要较高的抗疲劳性能。

影响疲劳破坏的因素有：

钢中带状和网状碳化物、粗大晶粒；

模具表面有微小刀痕、凹槽及截面尺寸变化过大和表面脱碳等

5.良好的抗咬合性能：

当冲压材料与模具表面接触时，在高压摩擦下润滑油膜被破坏，被冲压件金属“冷焊”在模具型腔表面形成金属瘤，从而在成形工件表面划出道痕。

咬合抗力就是对发生“冷焊”的抵抗力。

影响咬合抗力的主要因素是成形材料的性质，如镍基合金、奥氏体不锈钢、精密合金等有较强的咬合倾向。

模具材料及润滑条件也有较大的影响

热作模具材料的使用性能要求

（1）高的热硬性、高耐磨性及良好的冲击韧性：

热硬性是指模具材料在一定温度下保持硬度、组织稳定性及抗软化的能力，它也是高温耐磨性的重要保证，如果模具没有高强度和良好的冲击韧性，就容易开裂

（2）高的热疲劳强度：

热作模具的工作条件是反复受热受冷，在反复热应力作用下，模具表面会形成网状裂纹（龟裂），这种现象称为热疲劳。

为防止热疲劳裂纹，要求有高的热疲劳强度

（3）良好的导热性：

为了使模具在工作时不致积热过多，导致力学性能下降，就要尽可能地降低模具表面的温度，减小模具内部的温度差，这不要求模具材料有良好的热导性

塑料模具的使用性能要求：

（1）硬度和耐磨性。

塑料模具型腔表面应具有足够的耐磨损能力。

通常塑料模的硬度在38-55HRC范围内。

形状简单、抛光性能要求高的模具，硬度可取高些；

反之，硬度可取低些。

（2）强度和韧性。

保证塑料模在承受开模力的作用下不发生变形或开裂。

（3）耐蚀性。

能抵御含有氯或氟元素的塑料在加热至熔融状态时分解出的氯化氢或氟化氢等腐蚀性气体的侵蚀。

（4）耐热性和尺寸稳定性。

塑料模具材料应具有稳定的组织和低的热膨胀系数，以保证在160-250℃温度条件下长期工作，不氧化、不变形。

（5）导热性。

能使塑料制件尽快地在模腔内冷却成型。

3、冷作模具材料，热作模具材料和塑料模具材料的选材原则？

冷作模具选材原则：

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。

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。

4、冷作模具钢的强韧化处理工艺

冷作模具钢的强韧化处理工艺主要包括：

低淬低回、高淬高回、微细化处理、等温和分级淬火等。

（1）冷作模具钢的低温淬火工艺

（2）冷作模具钢的高温淬火工艺

（3）冷作模具钢的微细化处理

（4）冷作模具钢的分级淬火和等温淬火

（5）其它强韧化处理方法

5、3Cr2W8V钢的热处理工艺特点？

（P75）3Cr2W8V钢是钨系高耐热热作模具钢的代表钢号。

早在20世纪20年代开始就用于生产，由于钨含量高，在温度不小于600º

C时，钢的高温强度和硬度明显要高于铬系热作模具钢。

1．力学性能：

3Cr2W8V钢的主加元素刚好是W18Cr4V高速钢的一半，因此又称为半高速钢。

含钨越高，钢的热稳定性越高，耐磨性越好。

铬能增加钢的淬透性，虽因冷热疲劳抗力差，在急冷、急热条件下工作时容易产生冷热疲劳裂纹而失效，但其抗回火能力较高，在550º

C回火时会出现二次硬化峰，淬火温度越高，二次硬化峰值的硬度越高，热强性越好。

由于W2C的析出，在650º

C时，冲击韧度最低，因此高温韧性较差。

2．工艺性能3Cr2W8V钢的临界点：

Ac1为830º

C，Ac3为920º

C，Ms为350º

C。

（1）锻造：

钢坯加热温度为1130~1160º

C，始锻温度为1080~1120º

C，终锻温度为900~850º

C，锻后先在空气中冷却到约700º

C，随后缓冲（砂冷或炉冷）。

（2）退火：

等温退火的加热温度为840~880º

C，等温温度为720~740º

C，退火状态的组织为铁素体基体上分布着Fe3W3C和Cr23C6，退火硬度不大于241HBS。

（3）淬火及回火：

为了提高模具的强韧性，可以采用高温淬火加高温回火工艺，即1140~1150º

C淬火，650~680º

C回火，适用于承受动载荷较小的模具。

对于在动载荷下工作的小模具或大型模具，可选用1050~1100º

C常规淬火工艺，油淬硬度为50~54HRC，550~650º

C回火两次，每次2h，回火后硬度为40~50HRC。

3．应用：

3CrW8V钢在淬火加热中的脱碳变形倾向较小，热处理工艺稳定，许多中小型机械厂仍广泛应用，主要用在压力机锻模、热挤压模、缴锻模、压铸模、剪切刀上。

由于3Cr2W8V钢的耐热疲劳性和韧性较差，有以下三种强韧化方法：

（1）高温淬火、高温回火：

提高淬火温度，能使合金碳化物进一步溶解，奥氏体的钨含量增加，提高淬火钢的热硬性，在晶粒不粗大的条件下使热疲劳性能得到提高。

（2）贝氏体等温淬火：

加热温度为1150º

C，在350~450º

C等温后油冷。

组织为B下+M的混合组织，硬度可达47HRC以上。

等温淬火后以低温回火为宜，温度为340~380º

B下有较高的强韧性，回火稳定性也比常规热处理好，抗热冲击性能也较高，模具变形小。

（3）控制淬硬层淬火：

采用高温短时间加热，或控制淬火操作，使模具表面和心部得到不同的淬火加热温度，造成不同的合金度，在随后淬火时可获得内外不同的组织。

6、基体钢65Nb在化学成分，力学性能和使用范围方面有何特点？

答：

（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

7、Cr12系冷作模具钢在热处理工艺特点？

（P52）

答:

1.特点：

应用广泛，含有较高的C和Cr，少量的Mo和V，故在使用状态下具有高硬度和高耐磨性

2.锻造工艺及实际操作：

莱氏体钢，铸态时存在鱼骨状共晶碳化物，经轧制后仍残留明显的带状和网状碳化物受且严重偏析，对淬火变形、开裂、力学性能及模具寿命影响极大。

因此必须进行锻造以改善碳化物的不均匀性，提高强韧性；

同时在模具中形成合理的流线排列，促使各方向淬火变形趋势一致。

该类钢属于高碳高合金钢，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，锻造性能差。

合理的锻造工艺：

预热温度750~850℃，加热1050~1100℃，始锻温度为1000~1050℃，终锻温度为850~900℃，锻后缓冷

3.锻后退火：

本组钢锻造后的硬度大约在550HBW左右，在室温下长期停留会发生开裂而报废。

为消除内应力和便于以后的切削加工，必须及时进行退火。

Crl2系钢退火时可采用普通退火，但最好采用等温退火，退火组织为S+合金碳化物。

Crl2MoV钢锻后退火工艺曲线如图3—6、图3—7所示。

4.热处理工艺：

1）淬火：

淬火温度范围很宽，并可以在较大范围内改变Ms点的位置，从而改变奥氏体的含量。

通常淬火温度为950~1050℃，奥氏体中溶入4~5%的Cr，钢的淬透性高；

在1000~1075℃淬火，可以获得较好的力学性能

2）回火：

回火对Cr12型钢和力学性能有很大的影响，其回火后的硬度及残余奥氏体量与回火温度和淬火加热温度有关，如图3—11所示。

（1）由图可见，高温淬火（1130℃）后的回火，在约520℃出现二次硬化峰，可获得较高的硬度及抗压强度，但韧性太差。

（2）低温淬火后进行低温回火，可获得高的硬度及较高的韧性，但抗压强度较低

8、W18Cr4V用作哪类模具材料？

合金元素在钢中的主要作用是什么？

为什么此钢淬火加热的奥氏体化温1280℃±

5℃非常高？

回火工艺特点是什么？

（1）W18Cr4V是高速钢（冷作模具钢），主要性能特点是具有很高的红硬性，高硬度、高耐磨性和高的淬透性。

（2）W18Cr4V是（高速）钢，碳质量分数是（0.70%以上）,W的主要作用是（保证高的热硬性）,Cr的主要作用是（提高淬透性）,V的主要作用是（形成颗粒细小、分布均匀的碳化物，提高钢的硬度和耐磨性，同时能阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒）。

（3）目的是让钢中的碳化物形成元素W、Cr、V更多地溶解到奥氏体中，充分发挥碳和合金元素的作用，淬火后获得高碳、高合金的马氏体，回火时以合金碳化物形式析出，从而保证高速钢获得高的淬透性、淬硬性和红硬性。

退火状态下这些合金元素大部分存在于合金碳化物中，而这些合金碳化物的稳定性很高，需要加热到很高的温度，才能使其向奥氏体中大量溶解。

因此高速钢的淬火温度一般定为1275-1285℃，并进行分级淬火或油淬，以减少变形和开裂。

（4）回火工艺是：

560℃三次回火，每次1小时。

（多次高温回火。

原因是高速钢在淬火后残余A多达20-25%，一次回火难以使其减至最低量，三次回火才能降为1-2%，另外回火还可消除A变为M所产生的内应力；

至于高温回火是因为在550-570℃回火，是因为W、V碳化物在此温度时呈细小分散状从M中弥散沉淀析出，一部分碳元素也从残余A中析出，增加了残余A转变为M的程度，使钢的回火硬度达到最高。

）热处理工艺是（1220～1280℃淬火＋（550～570）℃三次回火），最后组织是（回火马氏体、碳化物和少量残余奥氏体）。

9、20CrMnTi，40CrNiMo，65Mn，T10属于哪类钢？

含碳量为多少？

最终热处理采用什么工艺？

最终组织是什么？

性能如何？

20CrMnTi为渗碳钢，含碳量为0.2%，最终热处理工艺是淬火加低温回火，得到回火马氏体，表面为高碳马氏体（渗碳后），强度、硬度高，耐磨性好；

心部低碳马氏体（淬透）强韧性好。

Mn与Cr提高淬透性，强化基体，Ti阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒。

40CrNiMo为调质钢，含碳量为0.4%，最终热处理工艺是淬火加高温回火，得到回火索氏体，具有良好的综合机械性能，Cr、Ni提高淬透性，强化基体，Ni提高钢的韧性，Mo细化晶粒，抑制第二类回火脆性。

65Mn为弹簧钢，含碳量为0.65%，最终热处理工艺是淬火加中温回火，得到回火托氏体。

具有很高的弹性极限，Mn提高淬透性，强化基体。

T10为碳素工具钢，碳含量为1%，淬火加低温回火，得到回火马氏体加碳化物。

强度硬度高、耐磨性高，塑性、韧性差。

10、硅钢片冷冲裁模具的技术要求为：

硬度为58-62HBC，变形微小，要求使用寿命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