模具工程材料-资料
名词解释
1.冷作模具:在常温下对坯料进行压力加工的模具。
2.热作模具:在高温下对坯料进行压力加工的模具。
3.模具失效:模具受到损坏,不能通过修复而继续生产合格产品时称为模具失效。
4.模具寿命:模具正常失效前,生产的合格产品的件数,称为模具寿命。 喷向经过预处理干净的集体表面,依靠喷涂材料的物理变化和化学反应,与基体形成结合层的工艺方法。 23.电镀合金:用电镀方法将两种或两种以上的元素沉积在工件表面形成合金镀层的电镀工艺。
24.复合镀:是将固体微粒子加入镀液中与金属或合金共沉积,形成一种金属基的边面复合材料的过程。 25.物理气相沉积法(PVD法):是利有较高的韧性,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。
答:压铸模常见的实效形式有:热疲劳开裂、热磨损和热溶蚀。性能要求:①较高的耐热性和良好的高温力学性能②有两大耐热疲劳性③高的导下特点:①处理温度低,时间短,工件变形小②不受钢种限制,碳钢,低合金钢、工具钢铸铁和铁基粉末冶金材料等均可进行处理③工件经处理后可获得较高的表面硬度、疲劳抗力、耐磨性和耐蚀性,在干摩擦条件下还具有抗擦伤和抗咬合等性能④深层脆性小,不易剥落,但应深层较薄,不适合重载工作的零件。 13.塑料模成型零件的热处理基本要要求的使用性能,再进行刻模加工,待模具成型后,不再进行最终热处理就可以直接使用,从而可以避免由于热处理而引起的模具变形和裂纹问题。
18.简述冷作模具钢的四步热处理法的步骤。答:第一步,采用高温奥氏体化,然后淬火或等温淬火;第二步,高温软化回火,回火温度以不超过Ac1为界,从而得到回火托氏体或回5.淬透性:指材料淬火时获得规定硬度的淬硬层深度。
6.淬硬性:指材料淬火时获得最高硬度的能力。
7.硬度:指材料抵抗局部塑性变形、压痕或划痕的能力。
8.热硬性:指将材料加热到较高温度时,保证硬度稳定的能力。 9.韧性:指材料在冲击载荷作用下,抵抗产生裂纹和断裂的能力。 10.二次硬化:指某些合金钢在高温淬火后进行回火时随回火温度的升高硬度连续下降,当回火温度升到一定值时,硬度不降反升,这种现象称为二次硬化。
11.基体钢:指成分与高碳钢淬火后的基本组织大致相同,而性能有所改善的一类钢,它减少了共晶碳化物并使其分布均匀,从而提高了钢的韧性。
12.硬质合金:用难溶的高硬度碳化物粉末与少量粘结剂粉末混合加压后,加压成型再经烧结而成的坟墓冶金的材料。
13.钢结硬质合金:以碳化物为硬质相,以钢为粘结相,用粉末冶金方法制成。
14.复合强韧化处理:是将模具热锻淬火与最终热处理相结合的处理工艺,它是在模具毛坯停锻,用高温淬火和高温回火取代原来的球化退火,所以又称双重淬火。
15.预硬型钢:指供货时已预先进行了热处理,并达到模具使用状态硬度,在此硬度条件下将模具成型加工,不再进行热处理而直接使用,从而保证了模具制造精度。
16.渗碳钢:指碳含量在0.1%~0.25%范围内,模具加工成形后经渗碳淬火,低温回火达到外硬内韧的一类低碳钢和一类低碳合金钢。
17.表面化学热处理:是将金属或合金工件至于一定介质中保温,使一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。
18.渗碳:将低碳钢工件放入渗碳介质中,在900~950℃加热保温,使活性碳原子渗入工件表面。 19.渗氮:向钢件表面渗入氮元素,形成富氮硬化层的化学处理。 20.渗硼:将工件置于能产生活性硼的介质中,经过加热保温,使硼原子渗入工件表面形成硼化物层。 21.氮碳共渗:向工件表面同时渗入氮和碳元素,并以渗氮为主的化学热处理。
22.热喷涂:是利用一种热源,将粉末状或丝状的金属或非金属喷涂材料加热到融化或半融化状态,并用热源自身的动力或外加高速气流雾化,使热喷涂材料的熔滴以一定的速度
用热蒸发、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。
26.化学气相沉积法(CVD法):是在相当高的温度下,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。 27.电火花表面强化:利用工具电极与工件间在气体间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面形成合金化的表面强化层的工艺方法。
28.喷丸强化:是利用大量的珠丸以高速打击加工完毕的工件表面,使表面产生冷硬层和残余压应力,可以显著提高零件的疲劳强度。
29.离子镀:离子镀是在镀膜的同时,采用荷能离子轰击基体表面和膜层的一种镀膜技术。
30.离子注入技术:是将注入元素的原子电离成离子,在电场中加速获得较高的速度后射入放在真空靶室中的工件表面的一种表面处理技术。 简答题
1.简述锤锻模的工作条件及性能要求?答:锤锻模在工作用受到高温、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在模腔磨损或严重偏载,工艺性裂纹导致模具开裂,因此锤锻模有较高的高温强度和韧性,由于锤锻模尺寸较大,还要求锤锻模用钢具有高的淬透性。 2.简述冷镦模的主要失效形式?答:①擦伤,在冷镦过程中由冲击摩擦造成冲头和凹模工作表满出现沟痕或磨损②崩落,在强力冲击摩擦作用下,坯料上的金属常黏附在凹模上形成一定厚度的环带,这层环带的存在造成冷镦凸模偏离正常工作位置,引起打击的偏载,致使局部区域超出抗拉强度而造成崩落③脆性开裂,常见与冷镦凹模,一般有两种形式,一种是在擦伤严重和崩落造成的夹角处,由于应力集中而造成裂纹产生,另一种是因整个截面淬硬或钢中碳化物或非金属夹杂物偏析而引起脆性开裂④冷镦模常因硬度不够或硬化层过浅而凹陷,或因尺寸超差而过早报废。
3.冷作模具材料的主要失效形式及对使用性能的基本要求是什么? 答:冷作模具材料的主要失效形式是磨损、脆断、变形、咬合等。性能要求是①良好的耐磨性②高强度③足够的韧性④良好的抗疲劳性能⑤良好的抗咬合能力。
4.简述铬系热作模具钢的共同特点。答:①因含铬量较多,具有较高的淬透性②耐热疲劳强度较好③回火稳定性较高④与钨系热作模具钢相比,
热性④良好的抗氧化性和耐蚀性⑤高的淬透性
5.热作模具材料应具备哪些基本特征?答:①较高的高温强度好的韧性②良好的耐磨性能和高的热稳定性③有两大耐热疲劳性④高淬透性⑤良好的导热性⑥良好的成形加工工艺性能,以适应加工成形的需要。 6.压铸模为什么要进行表面强化处理,简述常用的表面的处理方法? 答:为了防止熔融金属黏膜侵蚀,提高压铸模成型部分的抗蚀性和耐磨性,压铸模常用的表面强化处理,常用的表面强化处理方法有氮化、碳氮共渗、渗铬、渗铝、渗硼等。 7.选择压铸材料的主要依据有哪些?试按压铸温度由低到高的排列铝或镁合金、锌合金、钢铁和压铸铜合金的顺序?答: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还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:锌合金,铝或镁合金,铜合金,钢铁。 8.塑料模具材料的工艺性能要求有哪些?答:①锻造性能②机械加工性能③焊接性能④热处理工艺性能⑤镜面抛光性能⑥电加工性能和饰纹加工性能。
9.简述低合金钢20CrMnTi制作塑料模具的制造工艺路线?答:20CrMnTi制作塑料模具的路线为 下料—锻造模胚—退火—机械粗加工—冷挤压成型—再结晶退火—机械半精加工—渗碳—淬火,回火—接卸精加工—抛光—镀铬—装配。 10.塑料模具用钢按刚才特性和使用时的热处理状态可以分为哪几类?答:渗碳型塑料模具钢、淬硬型塑料模具用钢、预硬型塑料模具钢、耐蚀性塑料模具用钢、失效硬化型塑料模具用钢、调质型塑料模具用钢。 11.塑料钢热处理的基本要求是什么?答: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。时效硬化型钢塑料模的热处理工艺的基本工序是①固溶处理②时效处理。 12.简述模具钢的渗硼层是怎样组成的?说明其有何优异性?答:模具钢的渗硼层是有硼化物层和扩散层组成,具有①拥堵高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。问:什么是碳氮共渗,有什么主要特点?答:碳氮共渗是向工件表层同时渗入氮和碳,并以渗氮为主的化学热处理工艺,气体碳氮共渗具有以
求是什么?试述用20Cr制造的塑料模型腔件的制造工艺路线?答:①适合的工作硬度和足够的韧性②确保淬火微小变形③表面钨缺陷易于抛光④有足够的变形抗力。制造工艺路线为:下料—锻造模胚—退火——机械粗加工—冷挤压成型—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。
14.固溶体和金属间化合物在结构、性能等方面有何差异?答:固溶体是合金的组元之间以不同比例相互混合,形成的固相结构与组成合金的某一相同的固体。金属间化合物是合金间组元相互作用形成的一种新相,所以在结构上:固溶体的结构跟其中一组元相同,金属化合物跟任何一个组元都不相同。性质上:固溶体随着溶质分数的增加,强度、硬度升高,塑性韧性下降,且电阻率升高,电阻系数降低,金属化合物相对固溶体具有高硬度、高强度、低塑性低韧性的性能。
15.硬质合金的定义和共性?答:硬质合金时将一些高熔点、高硬度的金属碳化物粉末和黏结剂混合后,加压成型,再经烧结而成的一种粉末冶金材料。共性是:具有高的硬度、高的抗压强度和高的耐磨性,脆性大,不能进行锻造、热处理和切削加工。钢结硬质合金:是以难溶金属碳化物为硬质相,以合金钢为黏结剂,用粉末冶金方法生产的 一种新型模具材料。
16.陶瓷型精铸制模工艺概述及工艺优点?陶瓷型精铸锻模由黏结剂、耐火材料和固化剂三部分组成,通常以水解的硅酸乙酯为黏结剂,以刚玉粉、镐英粉或硅-铝系材料为耐火材料,以有机和无机铵盐、氧化镁等作固化剂。工艺优点:(1)生产周期短,节约加工工时。(2)节约原材料。(3)容易生产及供货(4)模具寿命较高。 17.塑料模具的性能要求?答:(1)较高的硬度、好的耐磨性,型腔表面硬度要求
30~60HRC,淬硬
性>55HRC,并要有足够的硬化深度,心部有足够强韧性,以免发生脆断、塑性变形。(2)一定的抗热性和耐蚀性。塑料模具要保证优良工艺性能:①热变形并有较好的淬透性②切削加工性能好,要有优良的抛光、耐磨性能。③对使用冷挤成型工艺加工的塑料模具,要求材料有较好的冷挤压成形性,退火后硬度要低、塑性要好、变形抗力要小,便于成形加工,淬火后变形抗力高。④其他工艺性能要良好,如锻造工艺性能和焊接性能等。预硬型塑料模具钢:是指将热加工的模块,预先进行调质处理,以获得所
火索氏体;第三步,低温淬火,由于淬火温度低,已经细化的碳化物不会溶入奥氏体而得以保存;第四步,低温回火
19.简述铸造模具预处理的目的。答:消除铸造、清理、切割冒口时产生的组织应力和热应力,使模具的组织和性能均匀,以减少最终热处理时发生变形及开裂,也为了降低硬度,便于机械加工
20.SM50属什么模具钢,与50钢比较有什么优点,适合制造什么模具? 答:SM50属碳素塑料模具钢,SM50经正火或调质处理后,具有一定的硬度、强度和耐磨性,而且价格便宜,切削加工性能好,适宜制造形状简单的小型塑料模具或精度要求不高使用寿命不需要很长的模具等 21.塑料模具钢的基本性能要求具体有哪些?答:(1)较高的硬度,好的耐磨性,型腔表面硬度要求30~60HRC,淬透性>55HRC,并要有足够的硬化深度,心部有足够强韧性,以免发生脆断、塑性变形;(2)一定的抗热性和耐蚀性
22.塑料模具钢的具体性能要求有哪些?答:①热处理变形小并有较好的淬透性②切削加工性能好,要有优良的抛光、耐磨性能。③对使用冷挤成型工艺加工的塑料模具,要求材料有较好的冷挤压成形性,退火后硬度要低、塑性要好、变形抗力要小、便于成形加工,淬火后变形抗力高④其他工艺性能要良好,如锻造工艺性能和焊接性能等
23.简述冷作模具材料的主要失效形式及对使用性能的基本要求。主要失效形式是磨损,脆断,变形,咬合;使用性能的基本要求:良好的耐磨性,高强度,足够的韧性,良好的抗疲劳性,良好的抗咬合性。 24.选择冷作模具材料时应遵循的基本原则上是什么?首先要满足模具的使用性能要求,同时兼顾材料的工艺性和经济性。
25.简述铬系热作模具钢的共同特点。具有较高的粹透性;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,耐热性稍差,工作温度一般不超过650℃;这类钢所含碳化物种类及数量大致相同,因而过热敏感性也大致相同;鉻系热作模具钢热塑性较高,变形抗力小,锻造开裂倾向性较小,但锻造温度狭窄,必须严格控制锻打温度。
26.热作模具材料应具备哪些基本特性?较高的高温强度和良好的韧性,良好的耐磨性,高的热稳定性,优良的耐热疲劳性,高淬透性,良好的导热性,良好的成形加工工艺性能。 27.
试
比
较
5CrNiMo
与
1
5Cr2NiMoVSi钢的性能特点、应用范围有什么区别?1)5CrNiMo钢以良好的综合力学性能和良好的淬透性而著称,5CrNiMo钢适合于制造受力较轻的中小型锤锻模。2)5Cr2NiMoVSi是新型的热作模具钢,成分与5CrNiMo相比,碳量稍低,提高了Cr和Mo的含量,并加入了适量的V和Si,回火时析出M2C,MC型碳化物,使钢具有二次硬化效应。与5CrNiMo相比有如下优点:淬透性明显提高,热稳定性比5CrNiMo高15℃,具有高的强韧性,抗热疲劳和热磨损性能高,具有优良的使用变形开裂倾向小,工艺质量稳定。电加工性能:模具材料在电加工过程中有时会出现一些一般机械加工不会出现的问题,有时材料线切割是会出现炸裂,产生极深的硬化层,增加抛光难度。所以,模具材料必须要有良好的电加工性能。除此之外模具材料还需有良好的文饰加工性能,以满足塑料制品设置各种花纹和图案要求。 36.简述蚀锤锻模的工作条件及性能要求。锤锻模工作中受到高温,高压,高冲击负荷作用。应具有较高的高温强度和韧性,良好的耐磨耐热性和耐疲劳性,由于锤锻模的尺寸比较大,好的抗腐蚀性。如PCR,AFC—77,18Ni。3)对于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铸模,要求模具有高硬度,高耐磨性,高抗压强度和高韧性,以防止塑料把型腔过早的磨毛。如T8A,T10A,Cr6WV,Cr12等。4)制造透明塑料的模具,要求模具钢材有良好的镜面抛光性能和高耐磨性,所以要采用时效硬化型钢制造。如18Ni类,PMS,PCR等。也可以用预硬型钢,如P20系列及8CrMn,5NiSCa等。
42.模具钢锻后退火的目的是什么?行加工,成型为模具之后也无需再进行热处理而直接使用,这样,既缩短了生产周期,节约材料和成本,又可避免回火热处理而引起模具变形和产生裂变等问题。因而最适宜于制造形状复杂的大中型精密模具。 49.什么是表面工程技术?表面工程技术分为哪三大类?答:表面工程是经表面预处理后,通过表面涂覆,表面改性或多种表面技术复合处理,改变实体金属或非金属,表面的形态,化学成分,组织结构和应力状态,以获得所需表面性能的系统工程。表面的工程技术主要分为,即表面改性,因。答:由于Cr12MoV钢属于莱氏体钢,原始组织中往往有严重的碳化物偏析,这不但增加了模具热处理时开裂的可抗性,而且直接影响模具的使用寿命,因此使用该钢时都需要进行锻造和预先热处理。
56.简述Cr12MoV采用不同的淬火温度和回火温度后的力学性能的变化。答:Cr12MoV钢采用低温淬火和低温回火后,可获得高的硬度,强度、断裂韧度、力学性能较高,变形量较小,若采用高温淬火和高温回火,可获得更好的热硬性和较高的耐磨性,但抗压强度和断裂韧度较低,性能,其使用寿命较目前应用的国内外锤锻模钢种均有明显的提高。 28.塑料模具用钢按钢材特性和使用时的热处理状态可以分为哪几类?渗碳型,调质型,淬硬型,预硬型,耐蚀型,时效硬化型。
29.简述模具钢的渗硼层是怎样组成的?说明其有何优异特性?渗硼层一般由硼化物层和扩散层组成;其优异性为:硬度高,耐磨性高,耐热性高,红热性高,耐蚀性高。 30.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? 合适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。时效硬化型钢塑料模的热处理工艺分两步基本工序。首先进行固溶处理,第二步进行时效处理。 31.简述冷镦模的主要失效形式。主要失效形式是擦伤,崩落,脆性开裂,冷镦模常因硬度不足或硬化层过浅而凹陷,或因尺寸超差而过早报废。 32.压铸模常见的失效形式以及性能要求是什么。热疲劳开裂,热磨损和热熔蚀是压铸模的主要失效形式;其性能要求是:较高的耐磨性和良好的高温力学性能,优良的耐热疲劳性,高的导热性,良好的抗氧化性和腐蚀性,高的淬透性等。
33.金、锌合金、钢铁和压铸铜合金的顺序。主要依据是首先根据压铸金属的种类及其压铸温度的高低,其次还要考虑生产批量大小和压铸件的形状重量及精度要求等。压铸温度由高到低排列为锌合金,铝或镁合金,压铸铜合金,钢铁。
34.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采用低温淬火和低温回火时,可获得高的硬度、强度和断裂韧度,若采用高温淬火和高温回火,可获得良好的热硬性,其耐磨性,硬度也较高,但抗压强度和断裂韧度较低,采用中温淬火和中温回火,可获得最好的强韧配合。
35.塑料模具材料的工艺性能要求有哪些?锻造性能:材料的导热性好,在加热过程中容易内外热透。材料塑性好,变形抗力小,锻打是不易开裂,可锻性好。机械加工性能:模具材料应具有优良的切削加工性和磨削加工性能。焊接性能:塑料模具的型腔在加工受到损伤时,或在使用中被磨损需要修复时,常采用焊补的方法,因此模具材料要具有较好的焊接性能。热处理工艺性能:热处理工艺简单,材料有足够的淬透性和淬硬性,
还要求它具有较高的淬透性。 37.压铸模为什么要进行表面强化处理并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,碳氮共渗,渗鉻,渗铝,渗硼。 38.简述低合金钢20CrMnTi制作塑料模具的制造工艺路线。下料——锻造毛胚——退火——机械粗加工——冷挤压成形——再结晶退火——机械半精加——渗碳——淬火回火——机械精加工——抛光——镀鉻——装配。
39.什么是氮碳共渗?有什么主要特点?碳氮共渗是向钢件表面同时渗入碳和氮,并以碳为主的化学热处理工艺。其主要特点为:共渗层兼顾了渗碳层和渗氮层的优点;由于氮的渗入提高了渗透层的淬透性,不仅共渗后可以用冷却速度较缓慢的介质进行淬火而减少变形外,也可以用较便宜的碳钢代替低合金钢制造某些模具;由于共渗温度比单一渗碳低,故奥氏体晶粒比渗碳细,从而保证了工件心部的强韧性,并减少工件的淬火变形;气体碳氮共渗的速度显著大于单独渗碳或渗氮的速度,而且可以缩短生产周期。
40.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。工艺路线为:下料——锻造——预先热处理——机械加工——淬火回火——精加工。锻造工艺:热挤压模具用钢多为高合金钢,所以模坯需经良好的锻造,尤其是含钼的热模具钢,要注意锻造加热温度和保温时间的控制,以避免严重脱碳导致模具早期失效。预先热处理:退火;高温调质,使碳化物均匀分布,且形状圆匀细小,不仅改善了钢的性能,而且还缩短了预处理周期;锻后正火,对于锻后出现明显沿晶链状碳化物的模坯需正火予以消除然后再进行球化退火。淬火回火,选择适当的保温时间,以保证获得高的回火抗力及热硬性,为避免残余应力的产生,在回火加热时和冷却时都应缓慢进行。 41.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?每类塑料模具钢至少写出两种典型钢号。1)对于型腔表面要求耐磨性好,心部要求韧性好但形状并不复杂的塑料注塑模,可选用低碳结构钢和低碳合金钢。如20Cr,12CrNi3A,12Cr4A。2)对聚乙烯或氟塑料及阻燃的ABS塑料制品,所有模具用钢必具有较
答案:①消除锻造应力。②调整硬度,表面处理表面涂覆。
以利于切削加工。③改善组织为最终50.模具失效的主要形式和特点是什热处理准备。
么?答:模具失效的主要形式为磨损43.模具材料的选用原则是什么?具失效,变形失效,断裂失效,疲劳失体选用时应综合考虑哪几点?答案:效,腐蚀失效。特点是:模具在工作原则:①使用性能选钢②工艺性能良中,可能同时出现多种形式的损伤,好③经济性合理④供应上有保证具
各种损伤之间又相互渗透。相互促体选用时应考虑因素:①模具所加工
进,和种自发展,最后以一种形式失新产品的批量大小,产品的材质质量效,即当某种损伤的发展导致的模具的高低尺寸大小及形状复杂程度。②失去正常的功能时,则产生模具失模具的工作条件包括工作温度的高效。
低所承受载荷的大小及性质和腐蚀51.冷作模具材料的主要失效形式有情况③模具的结构因素和失效因素哪些?对使用性能有何基本要求?④拟选模具材料的力学性能,工艺性答:冷作模具的主要失效形式是磨能以及生产使用,供应等情况。 损,断裂变形和咬合等,对冷作模具44.简述冷作模具钢微细化处理方法材料的使用性能的要求是:①良好的中的四步热处理法的步骤。答:第一耐磨性,②高变形抗力,包括高硬度,步,采用高温奥氏体化,然后淬火或高抗压强度和高抗变强度。③足够的等温淬火,第二步,高温回火,回火韧性,④良好的抗疲劳性能⑤良好的温度以不超过Ac1为界,得到回火抗咬合性能⑥一定的硬性
索氏体或回火托氏体,第三步,低温52.选择冷作模具材料时应遵循的基淬火,第四步,低温回火。 本原则是什么?答案:原则是:首选45.简述析山硬化型热作模具钢PH要满足模具的使用性能要求,同时兼钢的特点。答:PH钢的特点:将PH顾材料的工艺性能和经济性在确定钢坯进行淬火和低温回火后,硬度为模具的使用性能时,应从模具的结40HRC,再经机械加工成型为模具,构,工作条件,制品形状及尺寸,加可直接使用,在使用过程中模具表面工精度,生产比量等方面综合考虑。 受热,析出硬化物,导致二次硬化,53.简述冷锻模的主要失效形式。答:硬度可达48HRC,而心部组织未发①擦伤磨损在冷锻压过程中,由冲击生变化,选择模具同时具有表面所需摩擦造成冲头和凹模工作表面出现的高强温度和心部高韧性,由于模具沟痕或磨损②崩块,在强力冲击摩擦在机械加工前进行热处理,也避免了作用下,坯料上的金属常粘附在凹模热处理变形和表面氧化脱碳,精度上形成一定厚度的环带,这层环带的高,表面质量好。
存在导致冷锻凸模偏离正常工作位46.塑料模具钢与同牌号的其他用途置引起,偏载致使局部区域或超出抗钢相比,具有什么特点?答:塑料模拉强度而造成块状崩落,③脆性断裂具钢比同牌号的其他用途的钢的碳常见于冷锻凹模,一般有两种形式:合金质量高,相当部分的型料,模具一种是在擦伤严重处和崩落点造成用钢都是经过如电造重熔真空除气,的尖角处,由于应力集中而造成裂纹特殊脱氧,良好热加工等精炼的精产生,另一种是由整个截面淬硬或钢品,它们的纯净度高,碳化物均匀度中碳化物或非金属元素的偏析而引高,硬化物均匀度高具有各向同性等起脆性断裂。④因硬度不足或硬化层高品质,但价格也高。
过浅,而凹陷或尺寸超差而过早报47.简述渗碳型塑料模具钢的特点。废。
答:渗碳型塑料模具钢含碳量一般在54.简述锤锻模的工作条件及性能要0.1%-0.25%之间,经正火后具有优秀求。答:锤锻模具在工作受到高温高的切削加工性。可切削成形模具,经压,高冲击载荷作用,在交变力作用退火后硬度低,塑性好,可采用冷挤后,模具表面产生网状或放射状的热压法成形模具无需进行切削加工, 不 度疲劳裂纹以及磨腔磨损, 或严重偏 但可以节省材料。而且互换性好,模载及工艺性裂纹导致模具开裂,因具成形后,经渗碳淬火,低温回火处此,锤锻模应用钢具有较高的高温强理表面具有高硬度、高强度、高耐性度和韧性,良好的耐磨性和耐疲劳和良好的抛光性,而且心部韧性好。 性,由于锤锻模尺寸比较大,还要求48.采用预硬型模块制造模具有何优锤锻模用钢具有高的淬透性。 点?答:由于预硬型模块形状,尺寸55.某模具公司采用未经锻造的接近模具零件,且预先进行调质处Cr12MoV钢生产模具,发现在热处理,使用条件符合模具要求,所以使理时开裂以及在生产过程中出现崩用预硬型模块下料锻造等,可直接进
韧现象,试从原始组织出发分析基原
而用中温淬火和中温回火,可以获得最好的强韧性。 57.试比较
6W6Mo5Cr4V
与
W6Mo5Cr4V2成分有何不同?并分析其淬硬状态抗弯强度、塑性、冲击韧度和淬火硬度的高低。答:6W6Mo5Cr4V的含碳量和含碳量低于W6Mo5Cr4V2 6W6淬火状态和抗变强度,塑性冲击韧度,均高于W6Mo5Cr4V2,但淬水硬度比W6Mo5Cr4V2低。
58.简述铬系热作模具(Cr12型钢)的共同特点。答:①化学成分含C量为4%,含铬量为5%,所以也称5%铬系热模具钢,②因含C量较高,具有较高的淬透性,③耐热疲劳性较好,④回火稳定性较高。⑤铬系热作模具钢相比韧性较高,但高温强度不足。⑥因所含碳化物种类和数量较大致相同,因而过热敏感性也大致相同。⑦该类钢热塑性较好,锻造裂倾向小,但锻造温度范围窄,必经严格控制打击温度
59.压铸模常见的失效形式以及对材料的性能要求是什么?答:压铸模常见的失效是热疲劳开裂,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优良的耐疲劳性,③高的导热性④良好的抗氧化性的耐腐性能,⑤高淬透性。 60.热作模具材料应具备哪些基本特性?答:①较高的高温强度和良好的韧性②良好的耐磨性和高的热稳定性③优良的耐热疲劳性④高淬透性⑤良好的导热性⑥良好的加工成形工艺性能。
61.压铸模为什么要进行表面强化处理?并简述常用的表面强化处理方法。答:压铸模进行表面强化处理是为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印刷及耐磨性常用表面强化方法有氧化碳氮共渗,渗铬,渗铅,渗硼等。 62.
试
比
较
5CrNiMo
与
45Cr2NiMoVSi钢的性能特点、应用范围有什么区别。
答:45Cr2NiMoVSi与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抗热疲劳和抗磨损性能较高,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要求,大截面的大型、特大型的承受重载荷的锤锻模,而5CrNiMo适用于韧造受载较轻的大、中型锤锻模。
63.选择压铸模材料的主要依据有哪
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些?按压铸温度由低到高排列铝或镁合金、锌合金、钢铁、铜合金的顺序。答:选择压铸材料的主要依据①首先根据压铸金属的种类及压铸温度的高低来选取材料②其次还要结合生产批量的大小和压铸条件、形状、重量及精度要求等综合考虑,由低到高为:锌合金、铝镁合金、铜合金、钢铁。
64.塑料模具材料的工艺性能要求有哪些?答:①锻造工艺性能,②机械加工工艺性能③焊接工艺性能④热处理工艺性能⑤镜面抛光工艺性能⑥电加工性能和饰纹加工性能 65.简述低合金钢20CrMnTi制造塑料模具的工艺路线。答:工艺路线:冷挤压凹模,拉深模,压印模,搓佼板等。W18Cr4V属于高强度,高耐磨冷作模具钢,主要用于制造各类重载凸模,如冷挤压凸模,冷冲头,中厚钢板冲孔模,以及冲载各类高强度钢板的凸模。
71.如何根据塑料制品种类和质量要求选用塑料模具钢?每类塑料模具钢至少写出两种典型钢号。答:A、对型腔表面要求耐磨,心部要求韧性好的注塑模,若为型腔不复杂的中、小型模具,可选用低碳钢或低碳合金结构钢,如:20Cr、20钢若生产批量小,甚至可选工业纯铁DT1、DT2等。若为型腔复杂的大中型模具,可选渗碳钢,如CrNi4A等。B、对聚定;B、硬质合金线膨胀系数低,拉丝过程产生的热对模孔直径几乎无影响,拉丝直径精度高;C、硬质合金抛光性能好,模孔光滑,拉丝表面质量高。 综述题
1.用20CrMnTi制造汽车变速箱齿轮,要求吃面硬度HRC56-60,中心硬度HRC30-45,试写出加工工艺路线,并说明各热处理的作用目的。答:加工工艺路线为:下料—锻造—正火—机械粗加工—渗碳+淬火+低温回火—喷丸—磨齿,正火处理可使用同批毛坯具有相同的硬度(便于切削加工),并使组织细化,均匀;渗碳后表面含碳质量分数提高,保证淬火后5.某Cr12模具进行线切割加工时,发生了开裂。通过线切割部位取样检测,发现模具原材料冶金质量较差,共晶碳化物不均匀性>S,试分析造成开裂的原因,应采用什么样的对策?答:Cr12型莱氏体钢组织中含有大量的共晶碳化物,从该模具线切割开裂的组织看,共晶碳化物不均匀性严重,属于不合格材料,这种不均匀的共晶碳化物易于造成应力集中,当线切割时工件处于较高的硬度,导致零件沿脆弱处开裂;因此建议模具材料应是进行锻造,使共晶碳化物不均匀性获得充分改善,然后进行球化退火,再淬火回火,这样可以预防模具变形与开裂,其次是将硬度降低到磨性,所以采用时效硬化型钢制造,例如18Ni类PMS PCR等,也可以预硬型钢如P20系列及8CrMn 5NiSCa等。
下料—锻造模坯—退火—机械粗加工—冷挤压成型—再结晶退火—机械半精加工—渗C—淬火—机械精加工—抛光—镀C—装配
66.塑料模具用钢按钢材料特性和使用时热处理状态可分为哪几类?答:①渗C型塑料模具钢②淬硬型塑料模具钢③强硬型塑料模具钢④耐蚀型塑料模具钢⑤调质型模钢⑥时效硬化型塑模钢
67.塑模具钢热处理的基本要求是什么?时效硬化型塑料模具钢热处理工艺的基本工序是什么?答:热处理基本要求是:①合适的工件硬度和足够的韧性②确保淬火微变形、③表面无缺陷,易抛光④有足够的变形抗力,时效硬化型塑料模具的热处理基本工序:①固济处理②时效处理 68.简述模具钢渗硼层的组成,说明其有何优异特性?答:模具钢的渗硼层是由硼化物质和扩散层组成的,渗硼层所具有的优异特性是①硬度高,耐磨性高,渗硼层的硬度,耐磨性高于渗C层和渗N层。②耐热性高,在600℃下不氧化,800℃氧化极微,③经硬性高,加热到600℃度--800℃度时硬度仍不降低,④耐蚀性高,在酸碱适中,耐腐蚀性很高,只是不耐硝酸腐蚀
69.什么是氮碳共渗?有什么主要特点?答:N—C共渗是向工件表面层同时渗入N和C元素,并以渗N为主的化学热处理工艺,气体N—C共渗有以下特性:①热处理温度低时间短(一般为1-6h)工件变形小②不变钢种限制,碳钢,低合金钢,工具钢,铸铁基粉末冶金材料均可进行处理,③工件经N—C共渗后可获得提高的表面硬度,疲劳抗力,耐磨性,耐蚀性,在于摩擦条件下,还具有抗擦伤和抗咬合性能,④渗层脆性小,不易剥落,因渗层较薄不选用重载工作的模具。
70.试说明T10A、CrWMN、Cr12、W18Cr4v 各属于哪类冷作模具钢?在使用范围上有何不同?答:T10A金属低淬透性冷作模具钢,适宜制作尺寸小,形状简单,受载轻,生产批量不大的冷作模具钢,常用于制造小型的边模以及小型落料模拉深模。CrWmo属于低变形冷作模具钢,广泛用于制造要求变形小,形状较复杂的轻载冲裁模。Cr12属于高耐磨微变形冷作模具钢,广泛用来制造形状复杂,承受冲击较小的重载负荷,要求高耐磨的冷冲模、切边模,
氯乙烯或氟塑料及阻燃性的ABS塑得到高的硬度,提高耐磨性和接触疲料制品因会残生腐蚀性气体,故必须劳强度;喷丸处理是提高齿轮表层的选耐腐蚀型模钢,如9Cr18。C、对压力使表层材料强化,提高抗疲劳能生产以玻璃纤维为添加剂的热塑性力。
塑料制品的注塑模,或热固性塑料制2.说明45钢试样(Φ10mm)经下列品的压铸模,要求模具具有高耐磨温度加热后,保温并在水中冷却得到性、高抗压强度和较高硬度和韧性,的室温组织:700℃,760℃,840℃,常选用淬硬型模具钢,如T10A等。1100℃答:700℃:因为它没有达到D、制造透明塑料制品的模具、高精相变温度,因此没有发生相变,组织度要求、型腔复杂的高级塑料制品的为铁素体和珠光体。760℃:它的加模具,宜选用时效硬化型模具钢,如热温度为Ac1~Ac3,因此组织为铁素18Ni(250)、PCR钢等,也可选用体、马氏体和少量残余奥氏体。预硬型钢,如3CrMnNiMo\42CrMo840℃:它的加热温度在Ac3以上,等。
加热时全部转变为奥氏体,冷却后的72.塑料模成型零件的热处理基本要组织为马氏体和少量残余奥氏体。求是什么?试叙用20Cr制造的塑料1100℃:因它的加热温度过高,加热模型腔件的制造工艺路线。答:热处时奥氏体晶粒粗化,淬火后得到粗片理基本要求是:A、合适的工作硬度状马氏体和少量残余奥氏体。 和足够的韧性;B、确保淬火微变形;3.简述Cr12MoV钢采用不同的淬火C、表面无缺陷,易于抛光;D、有温度和回火温度后的力学性能变足够的变形抗力,制造工艺路线。 化?答:Cr12MoV采用低温淬火和73.简述热挤压模的工艺路线及各热低温回火,可以获得高的硬度、强度加工工序的作用。答:热挤压模的制
和断裂韧度,若采用高温淬火和高温造工艺路线一般为:下料→锻造→预
回火可以获得良好的热硬性,其耐磨先热处理→机加工→淬火、回火→精性硬度也较高,但抗压强度和断裂韧加工。锻造的作用:改善碳化物的均度较低,而采用中温淬火与中温回火匀性,并使坯料大致接近模块形状,可以获得最好的强韧性。
预先热处理根据材料性能可采用退4.某厂生产的连杆,系用3Cr13钢制火、调质和正火。退火:用于高碳钢,造,经改锻后进行调质处理。原调质作用是消除锻造应力降低硬度,以利处理的主要工艺参数为:1020℃加热于机械加工,并得到圆而细小的硬化保温后油淬冷至室温,再加热至物。调质:用于调质钢,目的是形成640℃保温后油冷至室温,发现冲击形状、细小球形碳化物,并均匀分布,韧度不合格,将调质工艺参数调整改善毛坯力学性能特别是提高断裂为,奥氏体化温度选在硬度。正火:是为了消除链状碳化物,1050~1080℃,回火温度选在650℃,也用于低碳钢提高硬度,利于切削加回火后冷却方式改为水冷,则产品合工。淬火、回火的作用:获得最终的格。试分析其原因答:3Cr13钢连杆优良性能的综合力学性能,如高硬度零件在原调质处理过程中,零件奥氏和良好的冲击硬度等。
体化温度1020℃,在此温度正常保74.高速钢淬火后为什么要经过三次温,受氧化脱碳的制约,保温时间不回火? 答:由于高速钢淬火后,残宜过长,较难获得均匀的奥氏体组余奥氏体量过多,需经过500~织,在3Cr13钢种因含铬量高,碳原600℃三次回火后才能使残余奥氏体子扩散较慢,预使碳化物固溶,就需充分的转变消除,同时产生硬度最佳较高温度或较长时间,可见奥氏体化的二次硬化效应,获得较好的力学性温度偏低,奥氏体组织不均匀,使获能。
得马氏体组织不均匀,是零件回火后75.提高模具抗磨损能力的措施有哪冲击韧度不合格的主要原因,3Cr13些?答:提高模具耐磨性的措施有:钢具有回火脆性,在约600℃时,第A、合理选材;B、提高模具材料的二类回火脆性达到最大,但3Cr13硬度和耐磨性;C、进行表面强化处钢在700℃回火时,其水冷试样比空理;D、降低表面粗糙度;E、选用冷试样的冲击韧度高75%,原回火工合理的润滑剂。
艺的加热温度为640℃,较靠近产生76.为什么拉丝摸几乎都采用硬质合最大第二类回火脆性的温度,有适当金制造?答:A、硬质合金硬度提高提高的余地,可见,回火温度偏低及耐磨性很好,模具寿命长,长期使用回火冷却速度偏慢,是零件冲击韧度模孔直径几乎不变化,拉丝直径稳
不合格的另一原因。
50~60HRC,这样对防止线切割的开裂极为有利。
6.试说明T10A CrWMn CR12 W18Cr4V属于哪类冷作模具钢,在使用范围上有何不同?答:T10A属于低淬透性冷作模具钢,适宜制造尺寸较小形状简单,负荷较轻,生产批量不大的冷作模具钢,常用来制造小型切边摸,落料模以及小型的拉深模。Cr12属于高耐磨微变形冷作模具钢广泛用来制造形状复杂的重载冷作模具,如切边摸、落料模、拉丝模、挫丝模。CrWMn属于低变形冷作模具钢广泛用来制造要求变形小,形状较复杂的轻载冲裁模,轻载拉延,弯曲,翻边模;W18Cr4V属于强扶高耐磨冷作模具钢,主要用于重载冲头,如冷挤压冲头冷镦冲头中厚钢板冲孔冲头。
7.试述热加压模具的制造工艺路线及各热加工工序的作用?答:热挤压模具的制造工艺路线一般为:下料—锻造—预先热处理—机械加工—淬火,回火—精加工。①锻造的目的是为了改善碳化物的均匀性②预先热处理包括退火,高温调质,断后退火,退火是为了消除内应力并得到圆而细小的碳化物,高温调质即高温淬火加高温回火,是为了使碳化物均匀分布,形状为细小的球形,改善毛坯的力学性能,特别是断裂韧度,锻后正火是为了消除链状碳化物③淬火加回火时为了得到优良的综合力学性能,如硬度冲击韧度等。
8.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?每类塑料模具钢至少写出两种典型钢号?答:①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,可选用低碳合金结构钢,如20Cr和工业纯铁DT1 、DT2均属此类钢,对于大、中型且型腔复杂的模具可选用Lj钢和12CrNi3A 12CrNi4A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,这类模具的成型件常用耐蚀塑料模具钢,例如FCR,AFC-77 18Ni及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,如选用T8A T10 Cr6WV等淬硬型模具钢④制造透明塑料的模具要求模具材料由良好的镜面抛光性能和高耐
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