数控模具设计模具工程材料试题精编文档格式.docx

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13．下列合金中，属于时效硬化型塑料模具钢的是B

A．20CrNiMoB．25CrNi3MoAlC．40CrD．3Cr2Mo

14．下列合金中，属于耐蚀型塑料模具钢的是B

A．3Cr2MoB．3Cr13C．20D．T10A

15．用T10钢制冲模时，其预先热处理工艺为A

A．球化退火B．表面淬火C．调质D．正火

16．用T10钢制冲模时，其最终热处理工艺为D

A．调质B．表面淬火C．球化退火D．淬火加低温回火

17．高速钢淬火后进行三次回火的主要目的是A

A．消除残余奥氏体，使碳化物充分析出B．消除残余奥氏体，使碳化物入基体

C．消除应力，减少工件变形D．使马氏体分解，提高其韧性

18．以下钢中淬透性最好的是哪种钢A

A．Cr12B．GCr15C．T10AD．45

19．下列合金中，属于耐蚀型塑料模具钢的是B

A．3Cr2MoB．0Cr16Ni4Cu3Nb（PCR）C．20CrD．18Ni类

20．适合于制作摩擦压力机锻模凸模镶块的材料是C

A．T7B．Q235C．4Cr5W2VSiD．25

21．马氏体的硬度主要决定于其C

A．冷却速度B．合金元素含量C．碳含量D．过冷度

22．向工件表层同时渗入氮和碳，且以渗氮为主的化学处理工艺称为C

A．碳氮共渗B．渗氮C．氮碳共渗（软氮化）D．渗碳

23．适合于制作热模锻压力机锻模中锻件顶杆的材料是D

A．45B．T12AC．Q235D．4Cr5W2VSi

24．T10钢在以下哪种状态下硬度较低，有较好的切削加工性能。

A．退火B．调质C．回火D．正火

25．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B

A．热稳定性B．高强韧性C．高硬度D．淬硬性

26．适合于制造受力较轻的中小型锤锻模的材料是C

A．45B．40CrC．5CrMnMoD．9Cr2

27．反映模具的脆断抗力常用的指标是C

A．耐磨性B．耐热性C．韧性D．耐蚀性

28．反映冷作模具材料的断裂抗力常用指标是D

A．耐热性B．塑性C．韧性D．抗拉强度

29．下列合金中，属于渗碳型塑料模具钢的是D

A．T10AB．40CrC．3Cr2MoD．20CrNiMo

30．适合于制造受力较轻的中小型锤锻模的材料是D

A．40CrB．35C．Q215D．5CrMnMo

31．以下钢号那种不属于热锻模用钢B

A．4CrMnSiMoVB．8Cr3C．5CrNiMoD．5CrMnMo

32．向工件表层同时渗入碳和氮，且以渗碳为主的化学处理工艺称为A

33．钢的硬度主要决定于其化学成分和组织。

下列组织中硬度最大的是C

A．奥氏体B．珠光体C．渗碳体D．铁素体

34．热锻模的最终热处理工艺应该是A

A．调质B．淬火+中温回火C．淬火+低温回火D．调质后表面淬火

35．下列诸材料中热硬性最好的是C

A．9SiCrB．T12C．W18Cr4VD．YG3

36．下列合金中，属于锤锻模用钢的是B

A．45B．5CrMnMoC．CrWMnD．T12A

37．下列合金中，属于预硬型塑料模具钢的是B

A．40CrB．3Cr2MoC．T7AD．20CrNiMo

38．下列诸材料被称为低变形钢，适合作冷作模具的是B

A．T12AB．CrWMnC．5CrMnMoD．Cr12MoV

39．常见的渗碳钢大都属于A

A．低碳低合金钢B．中碳中合金钢C．高碳低合金钢D．中碳低合金钢

10．钢的淬透性主要决定于其C

A．冷却速度B．过冷度C．合金元素含量D．碳含量

二、填空题

1．模具的主要失效形式是断裂、过量变形、表面损伤和冷热疲劳。

2．在模具中常遇到的磨损形式有磨料磨损、粘着磨损、氧化磨损和疲劳磨损。

3．冷作模具包括冷冲压模、冷挤压模、冷镦模、拉丝模等。

4．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。

5．对于高承载的高速钢冷作模具，采用低温淬火、低温回火能够防止崩刃和折断。

6．Cr4W2MoV钢锻造温度窄，易于过热、过烧和锻裂，必须严格控制锻造工艺。

7．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。

8．06Ni钢热处理工艺简便，适宜制造高精度的塑料模具和轻金属压铸模具等。

9．渗铬具有优良的耐磨性、抗高温氧化和耐磨损性能，适用于碳钢、合金钢和镍基或钴基合金工件。

10．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。

。

11．65Nb钢适于制作形状复杂的有色金属挤压模、冷冲模和冷剪模。

12．激光表面热处理可改善模具表面硬度、耐磨性、热稳定性、抗疲劳性和临界断裂韧度等力学性能，是提高模具寿命的有效途径之壹。

13．18Ni类低碳马氏体时效钢主要制造高精度、超镜面、型腔复杂、大截面、大批量生产的塑料模具。

14．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，且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。

5．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。

16．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。

17．冷作模具材料有冷作模具钢、硬质合金、陶瓷材料、铸铁等。

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．为了防粘附，在拉深铝、铜合金和碳素钢时，可对凸模和凹模材料进行渗氮和镀铬。

20．根据工作条件，热作模具可分为热锻模、热挤压模、压铸模和热冲裁模等几类。

21．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。

22．模具材料对模具寿命的影响是模具材料种类、化学成分、组织结构、硬度和冶金质量等因素的综合反映。

23．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。

24．SM1GrNi3钢模具零件成形后，应进行渗碳淬、回火处理或碳氮共渗及淬、回火处理。

25．渗碳钢塑料模要选用渗碳钢制造，且进行渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。

26．刷镀技术主要用于模具工作表面的修复、强化和改性。

27．马氏体类耐蚀塑料模具钢主要用于高负荷且在腐蚀介质作用下工作的塑料模具和透明塑料制品模具。

28．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。

29．为提高压铸模的抗蚀性、耐磨性、抗热疲劳和抗粘附性能，可采用离子渗氮的方法。

30．时效硬化型塑料模具用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，组织为单壹的过饱和固溶体。

31．5CrMnMo钢按常规工艺加热淬火后，获得片状马氏体和板条马氏体的混合组织。

32．为了提高塑料模表面耐磨性和耐蚀性等，常对其适当的表面处理。

33．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。

34．塑料模常见的失效形式有磨损及腐蚀、塑性变形和断裂。

35．高温合金的种类很多，有铁基、镍基、钴基合金等。

36．在模具中常遇到的磨损形式有磨料磨损、粘着磨损、氧化磨损和疲劳磨损。

37．热作模具包括热锻模、热精锻模、热挤压模、压铸模、热冲裁模等。

38．硬质合金具有很高的热硬性和耐磨性，仍有良好的热稳定性、抗氧化性和耐蚀性，可用于制造某些热作模具。

39．钢的硬度和红硬性取决于钢的化学成分、热处理工艺以及钢的表面处理工艺。

40．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。

三、名词解释题

1．预硬钢

所谓预硬钢就是供应时已预先进行了热处理，且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。

2．热锻模

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。

3．基体钢

所谓基体钢就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。

4．疲劳抗力

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。

5．低变形冷作模具钢

低变形冷作模具钢是在碳素工具钢基础上加入少量合金元素而发展起来的，通常加入的合金元素的Cr、Mn、Si、W、V等。

6．韧性

韧性是材料在冲击载荷作用下抵抗产生裂纹的壹个特性，反映了模具的脆断抗力，常用冲击韧度αK来评定。

7．模具失效

模具失效是指模具工作部分发生严重磨损或损坏而不能用壹般修复方法（刃磨、抛磨）使其重新服役的现象。

8．冷作模具

冷作模具是指在冷态下完成对金属或非金属材料进行塑性变形的模具。

9．复合强韧化处理（双重淬火）

复合强韧化处理是将模具的锻热淬火和最终热处理回火相结合的处理工艺，它是在模具毛坯停锻后用高温淬火及高温回火取代原来的球化退火（预备热处理），所以又称双重淬火法。

10．喷丸强化

喷丸强化是利用大量的珠丸以高速打击已加工完毕的工件表面，使表面产生冷硬层和残余压应力，能够显著提高零件的疲劳强度。

11．电火花表面强化

电火花表面强化是利用工具电极和工件间在气体中产生的火花放电作用，把作为电极的导电材料溶渗进工件表层形成合金化的表面强化层。

12．化学热处理

化学热处理是指将金属或合金工件置于壹定活性介质中保温，使壹种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。

四、简答题

1．简述锰、硅、铬和钼在模具钢中最主要的作用

锰明显增加钢的淬透性，且有利于脱硫；

硅增加钢的淬透性和回火稳定性；

铬显著增加钢的淬透性，有效地提高钢的回火稳定性；

钼可提高钢的淬透性和高温蠕变强度。

2．简述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。

Cr12MoV钢采用低温淬火和低温回火后，能够获得高的硬度、强度和断裂韧度；

若采用高温淬火和高温回火能够获得良好的热硬性，其耐磨性、硬度也较高，但抗压强度和断裂韧度较低；

而采用中温淬火和中温回火能够获得最好的强韧性配合。

3．模具材料热处理工艺性主要包括哪些？

主要包括：

淬透性；

回火稳定性；

脱碳倾向；

过热敏感性；

淬火变形和开裂倾向等。

4．某模具X公司采用未经锻造的Cr12MoV钢生产模具，发当下热处理时开裂以及在生产过程中出现崩刃等现象，试从原始组织出发分析其原因。

由于Cr12MoV钢属莱氏体钢，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。

因此壹般在使用该钢时都需要经过锻造和预先热处理。

5．何谓钢结硬质合金？

它有哪些特点？

钢结硬质合金是以难熔金属碳化物作为硬质相，以合金钢作为粘结剂，用粉末冶金方法生产的壹种新型模具材料，它具有金属陶瓷硬质合金的高硬度、高耐磨、高抗压性，又具有钢的可加工性和热处理性。

6．试比较6W6Mo5Cr4V和W6Mo5Cr4V2成分有何不同，且分析其淬火状态抗弯强度、塑性、冲击韧度和淬火硬度的高低。

6W6Mo5Cr4V的碳和钒的质量分数低于W6Mo5Cr4V2，6W6Mo5Cr4V淬火状态抗弯强度和塑性高于W6Mo5Cr4V2，6W6Mo5Cr4V冲击韧度高于W6Mo5Cr4V2，但6W6Mo5Cr4V淬火硬度低于W6Mo5Cr4V2。

7．简述低合金钢20CrMnTi制作塑料模具的制造工艺路线。

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、回火—→机械精加工—→抛光—→镀铬—→装配。

8．化学气相沉积和物理气相沉积有什么区别？

化学气相沉积是在真空反应室中，通过壹定温度下的气相化学反应而在工件表面生成化合物沉积层的过程，又称CVD；

物理气相沉积是将金属、合金或化合物放在真空室中蒸发（或称溅射），使这些气相原子或分子在壹定条件下沉积在工件表面上的工艺，简称PVD。

9．压铸模为什么要进行表面强化处理且简述常用的表面强化处理的方法。

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．塑料钢热处理的基本要求是什么？

时效硬化型钢塑料模的热处理工艺的基本工序是什么？

塑料钢热处理的基本要求是①适合的工件硬度和足够的韧性。

②确保淬火微小变形。

③表面无缺陷易于抛光。

④有足够的变形抗力。

时效硬化型钢塑料膜的热处理工艺的基本工序是①固溶处理。

②时效处理。

11．选择冷作模具材料时应遵循的基本原则上是什么？

选择冷作模具材料时，应遵循的基本原则是：

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。

12．塑料模的热处理要求有哪些？

塑料模的热处理要求有：

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。

13．压铸模常见的失效形式以及性能要求是什么。

压铸模常见的失效形式是：

热疲劳开裂、热磨损和热熔蚀。

性能要求是：

①较高的耐热性和良好的高温力学性能。

②优良的耐热疲劳性。

③高的导热性。

④良好的抗氧化性和耐蚀性。

⑤高的淬透性。

14．模具的主要失效形式有哪些？

它们在冷、热作模具上都出现么？

模具的主要失效形式有断裂、过量变形、表面损伤和冷热疲劳。

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。

15．简述模具钢的渗硼有何优异特性？

模具钢的渗硼具有：

①硬度高。

②耐磨性高。

超过渗碳层、渗氮层的耐磨性。

③耐热性高。

在600℃不氧化，800℃氧化极微。

④红硬性高：

加热到600～800℃硬度仍不降低。

⑤耐蚀性高：

在酸、碱、盐中耐蚀性都很高，只是不耐硝酸腐蚀。

16．什么是渗碳？

适应的材料有何特点？

最后的热处理是什么？

渗碳：

在渗碳介质中加热，使钢的表层渗入碳的热处理过程。

主要适应于低碳钢；

最后热处理为淬火加低温回火。

17．简述铬系热作模具钢的共同特点。

①因含铬量较多，具有较高的淬透性。

②耐热疲劳抗力较好。

③回火稳定性较高。

④和钨系热作模具钢相比，有较高的韧性，但高温强度不足。

⑤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。

⑥铬系热作模具钢热塑性较高，锻造开裂倾向较小，但锻造温度范围稍窄，必须严格控制锻打温度。

18．冷作模具材料使用性能的基本要求主要有哪些？

冷作模具材料使用性能的基本要求主要有：

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。

19．简述锤锻模的工作条件及性能要求。

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。

因此，锤锻模应具有较高的高温强度和韧带性，良好的耐磨性和耐疲劳性，由于锤锻模尺寸比较大，仍要求锤锻模用钢具有高的淬透性。

20．选择压铸模材料的主要依据有那些？

试按压铸温度由低到高排列铝或镁合金、锌合金、钢铁和压铸铜合金的顺序。

选择压铸材料的主要依据是：

①首先根据压铸金属的种类及其压铸温度的高低来决定。

②仍要考虑生产批量大小和压铸件的形状、重量以及精度要求等。

由低到高为：

锌合金、铝或镁合金、铜合金、钢铁。

五、综合应用题

1．试叙述热挤压模具的制造工艺路线及各热加工工序的作用。

热挤压模具的制造工艺路线壹般为：

下料→锻造→预先热处理→机械加工→淬火、回火→精加工。

①锻造的作用是为了改善碳化物的均匀性。

②预先热处理包括退火、锻后正火。

退火是为了消除内应力，且得到圆而细小的碳化物。

锻后正火是为了消除链状碳化物。

③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。

2．请将下列材料进行分类：

6W6、65Nb、T8A、W6Mo5Cr4V2、ER5、60Si2Mn、CrWMn、Cr12、8Cr3、5CrNiMo、4Cr3Mo3SiV、7Cr3、3Cr3Mo3VNb（HM3）、5CrMnMo、3CrMo3W2V（HM1）、3Cr2W8V、18Ni170级、38CrMoAlA、3Cr2Mo、20CrMnTi、40Cr、GCr15、1Cr13

3．塑料模成型零件的热处理基本要求是什么？

试述用20Cr制造的塑料模型腔件的制造工艺路线。

制造工艺路线为：

下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→机械半精加工→渗碳→淬火、回火→机械精加工→抛光→镀铬→装配。

4．试叙述如何根据塑料制品种类和质量要求选用塑料模具钢？

①对型腔表面要求耐磨性好，心部韧性要好但形状且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。

②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。

③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，Cr12MoV，9Mn2V，9SiCr，CrWMn，GCr15等淬硬型模具钢。

④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，5NiSCa等。

5．试比较5CrNiMo和45Cr2NiMoVSi钢的性能特点、应用范围有什么区别？

45Cr2NiMoVSi和5CrNiMo相比①淬透性明显提高。

②热稳定性比5CrNiMo钢高150℃。

③具有高的强韧性。

④抗热疲劳和热磨损性能较高，具有优良的使用性能。

⑤冷加工时较5CrNiMo切削略困难些。

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。