模具工程材料复习-2

模具工程材料（卷一）

一、单项选择：在每小题的备选答案中选 出一个正确答案并将正确答案的代码填在括号

内。（每小题1分、本大题共5分）

（P2）1. 面心立方晶格的金属是（ D ）。

A. 镁（ Mg ） B. 锌 ( Zn )

C. α 铁 ( α Fe ) D. 铜 ( Cu )

（P22-25）2. 平面状态下4%C的铁碳合金属于（ C ）。

A. 过共晶白口铁 B. 共晶白口铁

C. 亚共晶白口铁 D. 共析钢

（P51）3. 钢加热到Ac 3以上20～30ºC 保温一定时间，然后随炉冷却（缓慢冷却）获得

接近平衡组织的热处理工艺称（ A ）。

A. 完全退火 B. 等温退火

C. 去应力退火 D. 球火退火

（P80）4. 牌号为T8的钢属于（ B ）。

A. 碳素结构钢 B. 碳素工具钢

C. 合金工具钢 D. 模具

（P91）5. 普通压缩螺旋弹簧常用（ B ）钢制造。

A. 30 B. 65Mn

C. GCr15 D. W18Cr4V

二、填空题（每空1分、本大题共23分）

(P22）6. 平衡状态下含0.3%C铁碳合金在（ A3～A 1 ）温度范围内组织为奥氏体+铁素体

（γ+α）。

(P22）7. 根据Fe —Fe 3C 平衡图1.2%C铁碳合金加热到Ac 1～Acm 之间其组织为（ 奥氏体

+二次渗碳体 ）。

(P52）8. 20钢完全退火室温组织是（ 完全奥氏体 ）。

(P44）9. 共析碳钢过冷奥氏体在（ A 1～550ºC ）温度范围等温处理得到珠光体（P ）。 (P49)10. 共析钢过冷奥氏体在（ 临界冷却速度 k ）冷却能得淬火马氏体。？

(P175)11. 陶瓷材料的组织结构非常复杂，一般是由（ 晶相 ）（ 玻璃相 ）和（气相）

组成。

（P187）12. 颗粒增强金属基复合材料工艺较简单，价格便宜。按照增强粒子尺寸大小

该复合材料分为两类，它们是（ 金属陶瓷 ）和（ 弥散强化合金 ）。

（P97）13. 版号为9SiCr 的钢是（ 低合金刃具 ）钢，“9”表示（ 含碳量9‰ ）。 （P121）14. 在可锻铸铁的显微组织中石墨呈（ 团絮 ）状。

（P67）15. 渗碳的工件如汽车齿轮要求其表面具有（ 高的硬度和耐磨性 ），心部具有

（ 一定的强度和较高的韧性 ），渗碳以后工件表面层不仅与心部组织不同，而且成份也不同。

（P155）16. 铅基轴承合金显微组织的特点是（(α+β)+β+Cu 6Sn 5）。(白方块为以

SnSb 为基的β固溶体，白针状晶体为化合物Su 6Sn 5)

（P142）17. 以锌为主要合金元素的铜合金称为（ 黄铜 ），青铜是指（ 铜锡合金 ）。 （P46）18. 钢中奥氏体到马氏体的转变是在Ms —Mf 之间不断降温条件下进行的，Ms 称

（马氏体转变开始线 ），Mf 称（ 马氏体转变终了线 ），Ms 与Mf 之间为马氏体转变区，马氏体转变后形成马氏体，马氏体是碳在α- Fe 过饱和的固溶体。过饱和的碳使马氏体由体心立方晶格变为（ 体心正方 ）晶格。

（P171）19. 共聚丙烯腈一丁二烯一苯乙烯（ABC ）的特点是较好的综合性能，（ 耐冲击 ）、

尺寸稳定性好，经常用来制造（ 齿轮、泵、叶轮、轴承 ）等。

三、名词解释题：（每小题3分，本大题共15分）

（P8）20. 固溶体：合金结晶成固态时，含量少的组元（溶质）原子分布在含量多的组

元（溶剂）晶格中形成一种与溶剂有相同晶格的相，称为固溶体。

（P9）21. 奥氏体：是碳在γ-F e 中的的间隙固溶体。

（P64）22. 低温回火脆性：在250～400ºC 间回火时出现的脆性叫做低温回火脆性。

几乎所有的钢都存在这类脆性，它是一种不可逆的回火脆性。

（P159）23. 高份子材料：以相对分子质量大于5000的高分子化合物为主要组分的材料，

分有机高分子材料和无机高分子材料。

（P98）24. 高速钢：是热硬性及耐磨性均很高的一种高合金工具钢。

钢中含有W 、Mo 、Cr 、V 等合金元素，其总的质量分数超过10%。

四、问. 答题：（每小题8分，本大题共32分）

25. 在Fe —Fe 3C 平衡相图上标出相区部分各点的符号、碳含量、温度以及各区的组织组

成物。

（P22）答：

26. 在Fe-Fe 3C 相图中画出含碳量0.45%C铁碳合金的成分位置，分析合金的结晶过程并

计算室温下各组织组成物的百分含量。

（P15-26） 答：

均晶转变：结晶→δ铁素体

1495包晶转变：δ0.09+L 0.53−−−→γ0.17（奥氏体）

同素异构转变：γ→α

共析转变：γ0.77−−−→α0.0218+F Fe 3C (形成珠光体)

组织为铁素体和珠光体727 C

2.

各组织组成物的百分含量。 w (p ) =

c -0.020.45-0.02⨯100%=⨯100%=57.3%0.77-0.020.77-0.02

w (F ) =1-w (p ) =1-57.3%=

42.7%

27. 什么是正火处理？其应用于哪些方面？

（P54）答：钢材和钢件加热到Ac 3（对于来共析钢）和Ac m （对于过共析钢）以上30～50

ºC ，保温适当时间后出炉，在自由流动的空气中均匀冷却，得到珠光体类型的

组织（如索氏体）的热处理称为正火。加热到Ac 3以上100～150ºC 的正火称为

高温正火。

应用：(1) 作为最终热处理；（细化晶粒，使钢组织均匀化）

（2）作为预先热处理；（为球化退火作组织准备）

（3）改？切削加工性能。（提高其硬度）

与完全退火差别，冷却速度快。

28. 简述热塑性塑料的性能特点并举出五种塑料名称。

（P170）答：热塑性塑料由聚合树脂制成，树脂的大分子链具有线型结构，加热进软化

并熔融，冷却后硬化成型，并可多次反复。

聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺（尼龙）、ABS 。

五、综合题：（每小题2分，本大题共25分）

29. 用20Mn 钢的CCT 曲线分析过冷奥氏体连续冷却（Va 、Vb 、Vc ）转变过程得到的组织

和性能。（13分）

（P40）答：

v a --马氏体

v b --奥氏体、铁素体 贝氏体

v c --铁素休、珠光体、马氏体

30. 钢丝直径Φ=20㎜的60Si2Mn 钢热成形（卷簧）为压缩螺旋弹簧，制订成型工艺及其

热处理工艺。（12分）

(P90)答：原材料（扎丝或钢板）→淬火加热→成型后→余热淬火→（中温回火）→组织 为回火托氏体。

具有高的屈服强度、特别是弹性极限和疲劳强度很高，有一定的塑、韧性。

模具工程材料（卷二）

一、单项选择：在每小题的备选答案中选 出一个正确答案并将正确答案的代码填在括号

内。（每小题1分、本大题共5分）

（P2）1. 下列具有体心立方晶格的金属是（ C ）。

A. 锌 ( Zn ) B. 铝 ( Al )

C. α-Fe 铁 ( 912ºC 以下的铁 ) D. 镍 ( Ni )

（P25）2. 含碳3.5%的铁碳合金属于（ C ）。

A. 亚共析钢 B. 过共析钢

C. 亚共晶白口铁 D. 过共晶白口铁

（P53）3. 将钢加热到略高于Ac1(Ac1以上20～30ºC) ，保温较长时间后随炉冷却，这种

热处理称为（ A ）。

A. 球火退火 B. 完全退火

C. 均匀化退火 D. 去应力退

（P79）4. 版号为40的钢属于（ B ）。

A. 普通碳素结构钢 B. 优质碳素结构钢

C. 碳素工具钢 D. 合金工具钢

（P103）5. 制作热锻模应该选用（ C ）牌号的钢

A. 30 B. GCr15

C. T12 D. 5CrMnMo

二、填空题（每空1分、本大题共24分）

（P44）6. 在平衡状态下，含碳量在0.7%的铁碳合金在（ A1～550ºC ）温度范围的组织

为珠光体（P ）。

（P22）7. 根据Fe-Fe 3C 相图，含3%C的铁碳合金，温度在A1～1148ºC 之间时组织为（ 奥

氏体+二次渗碳体+莱氏体 ）。

（P52）8. 完全退火的45钢室温下的组织是（ 完全奥氏体 ）。

（P38）9. 热处理工艺中，将钢材加热至临界温度以上是为了（ 获得全部奥氏体组织。 ）。 （P63）10. 共析钢淬火加高温回火后的组织是（ 回火索氏体S 回 ）。

（P46-57）11. 将钢进行等温淬火的目的是为了得到（ 下贝氏体 ）组织，性能特点是

（ 强度、硬度高，韧性好，具有优良的综合力学性能 ）。

（P79）12. 牌号为T8的材料为（ 碳素工具 ）钢，其中“T ”表示（ 碳含量代号 ）。 （P79）13. 牌号为T10A 的材料，其中“10”表示（ 钢中平均碳的质量分数1% ），“A ”

表示（ 高级优质碳素工具钢 ）。

（P139）14. 代号为H62的合金是（ 普通黄铜 ）合金。 （ 含Cu60.5～63.5% ） （P192）15. 玻璃钢是（ 玻璃纤维增强 ）复合材料。

（P67）16. 需要进行渗碳处理的齿轮，工作时既承受（大的冲击 ），又承受（ 大的摩擦 ）。 （P127）17. 变形铝合金的热处理强化的主要形式是（ 自然时效 ）加（ 人工时效 ）。 （P153）18. α+β钛合金的典型牌号有（ TC4 ）。

（P161）19. 按化学组成分类，高分子材料可分为（ 碳链高分子 ）、（杂链高分子）和

（元素链高分子）。

（P21-38）20. Fe-Fe3C 相图中，A1线是指（ 共析转变线 《共析钢临界温度》）线，A3

线是指（γ⇔α固溶体同素异构转变《亚共析钢临界温度》）线，Acm 线 是指（ 碳在奥氏体中溶解度《过共析钢临界温度》 ）线。

三、名词解释题：（每小题3分，本大题共15分）

（P9）21. 置换固溶体：溶质原子代替部分溶剂原子而占据溶剂晶格结点的某些位置所

形成的固溶体称为置换固溶体。

（P47）22. 马氏体：是碳在α-Fe 中的过饱和固溶体。 （体心立方晶格）

（P57）23. 钢的淬透性：淬透性是钢在规定条件下获得淬硬层深度大小的能力。

（P306）24. 纳米材料：通常是指尺寸在100nm 以下的超细微粒及平均晶粒尺寸或结构

畴尺寸在100nm 以下的薄膜、管或快体材料。

（P170）25. 热固性塑料：大多是以缩聚树脂为基础加入各种添加剂制成，其树脂的分

子链为体型结构。这类塑料在一定条件（如加热、加压）下会发生化学反应，

经过一定时间即固化为坚硬的制品。固化后的热固性塑料既不溶于任何溶剂，

也不会再熔融。

四、问答题：（每小题8分，本大题共32分）

26. 在Fe-Fe 3C 相图上，标出铁区部分各点的符号、碳含量、温度及各区的组织组成物。 （P22）答：缺图

27. 在Fe —Fe 3C 平衡相图上标出碳量为1.0%的铁碳合金的成分位置，分析该合金的平衡

结晶过程并计算该合金室温下各组织组成物的百分含量。

（P15）答：

L →γ----（单相奥氏体）

γ→F e 3II

γ0.77−−−→α0.0218+Fe 3C ----(先共析渗碳体) 727 c

二次渗碳体+珠光体

各组织组成物的百分含量。 w (p ) =

6.69-c 6.69-1⨯100%=⨯100%=96.1%6.69-0.776.69-0.77

w (Fe 3II ) =1-w (p ) =1-96.1%=3.9%

28. 按照加热温度不同，回火分为几类？回火后各获得什么组织？各组织性能特点如何？

（P62）答：按照加热温度不同可分为以下三种类：

1、低温回火：回火温度范围为150～250ºC ；

回火后组织为回火马氏体，硬度一般为58～64HRC ；

具有高硬度和高耐磨性，内应力和脆性降低。

2、中温回火：温火温度范围为350～500ºC ；

回火后组织为回火托氏体，硬度一般为35～45HRC ；

具有一定韧性和高的弹性极限及屈服强度。

3、高温回火：回火温度范围为500～650ºC ；

回火后组织为回火索氏体，硬度一般为25～35HRC ；

具有适当的强度与足够的塑性和韧性，即良好的综合力学性能。

29. 在复合材料中，纤维增强材料的必备条件有哪些？（答出4个条件即可）

（P186）答：

1、增强纤维的强度和弹性模量应远高于基体。

2、纤维与基体之间应有一定的界面结合强度。

3、纤维的排列方向要与构件的受力方向基本一致。

4、纤维与基体的热澎胀系数应匹配。

5、纤维与基体之间不能发生使结合强度降低的化学反应。

6、纤维所占的体积分数、纤维越长、越细、增强效果越好。

五、综合题：（每小题2分，本大题共25分）

29. 根据铸铁中石墨的结晶形态，分析铸铁的种类和性能特点。

（P117）答：铸铁按石墨形态分类：

灰铸铁：石墨呈片状的铸铁，生产工艺简单、价格低廉、工业应用广。

可锻铸铁：石墨呈絮状的铸铁，生产工艺时间很长，成本较高，应用不如灰铸铁广。 球墨铸铁：石墨呈球状的铸铁，生产工艺比可锻铸铁简单，力学性能较好，应用较多。

蠕墨铸铁：石墨呈虫状的铸铁，蠕虫状介于片状与球状之间的一种结晶形态，是在前

几类铸铁的基础上发展起来的一种新型铸铁，颇有应用前景。

30. 从下列材料中选取合适的一种制作滚动轴承或保持架，并为其制定热处理工艺，说明获的组织及性能特点。

备选材料：20 GCr15 40Cr 9Mn2V

（P92）答：制作滚动轴承或保持架可选择GCr15材料。

热处理工艺：球化退火→淬火→低温回火；

球化退火：是为获得球状珠光体，使钢的的硬度降低到207～220HBS ，以利于切削加工并为淬火作组织准备。

淬火和低温回火：是决定轴承钢性能的关键热处理，其后的组织为细针状回火马氏体+细粒状（或球状）碳化物+少量残余奥氏体；硬度为6266HRC 。

如生产精密轴承时，在淬火后应立即进行一次冷处理（-60～-80ºC ），并分别在低温回火和磨削加工后再进行120～130ºC 保温5～10h 的低温时效处理，以进一步减少残余奥氏体和消除内应力，保证尺寸稳定。

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.2.4 金属的同素异构转变

有些金属（如Fe 、Mn 、Ti 、Co 等）具有两种或几种晶体结构（又称多晶型性）。它们在不同的温度或压力范围内具有不同的晶体结构，故当条件变化时，会由一种结构转变为另一种结构，称为同素异构转变（又称多晶型转变）。同素异构转变是重新形核和长大的过程，有热效应和体积变化。除此以外，同素异构转变还会引起一些其他性质的变化。下面以铁为例来进一步了解同素异构转变。如图1.32，纯铁从液态结晶为固态后，继续冷却到1394℃及912℃时，先后发生两次晶格类型的转变。因为同素异构转变有热效应产生，所以在纯铁的冷却曲线上，在1394℃及912℃处出现平台。其同素异构转变如下：

α-Fe γ-

Fe

温度低于912℃的铁的晶格为体心立方，称α-Fe ； 图1.32纯铁的冷却曲线 温度在912～1394℃间的铁的晶格为面心立方，称γ-Fe ； 温度在1394～1538℃间的铁的晶

格为体心立方，称δ-Fe 。 δ-

Fe

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