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1、自考模具工程材料考前串讲笔记掌握必过自考模具工程材料考前串讲笔记掌握必过第一章第一章 模具材料概论模具材料概论1、模具的分类：冷作模具、热作模具和成型模具三大类。2模具钢的类型：冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢。3、模具寿命：是指模具自正常服役至工作失效期间内所能完成制件加工的次数。4、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一般修复方法（刃磨、抛磨）使其重新服役的现象。5、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。6、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。7、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
2、金质量等因素的综合反映。8、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。9、在模具材料选定之后，模具钢的锻造和热处理对模具的使用性能影响很大。10、抗拉强度是反映冷作模具材料的断裂抗力指标。11、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。12、硬度是衡量材料软硬程度的性能指标，其物理意义随试验方法不同而异。13、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。14、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。 15、韧性：韧性是材料在冲击载荷作用下抵抗产生裂纹的一个特性，
3、反映了模具的脆断抗力，常用冲击韧度K来评定。16、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。第二章第二章 冷作模具材料冷作模具材料1、冷作模具：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、冷作模具包括冷冲压模、 冷挤压模、冷镦模、拉丝模等。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。4、冷作模具材料有：冷作模具钢、硬质合金、陶瓷材料、铸铁等。5、常见的冷作模具钢有：低淬透性冷作模具钢、低变形冷作模具钢、高耐磨微变形冷作模具钢、高强度高耐磨冷作模具钢、金属陶瓷硬质合金、高强韧性冷作模具钢、抗冲击冷作
4、模具钢等。6. 微变形钢：微变形钢指一些合金含量较低的工具钢，其淬火变形量较小，如 CrWMn 等钢种。7、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。8、金属陶瓷硬质合金：此类合金是将一些高熔点、高硬度的金属碳化物粉末（如 WC、TiC 等）和粘结剂（Co、Ni 等）混合后，加压成型，再经烧结而成的一种粉末冶金材料。9、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。1、马氏体的硬度主要决定于其碳含量。2、T8A 属于低淬透性冷作模具钢。
5、3、T8 钢奥氏体化后进行油淬，其组织为：M+B 下+A 残。4、拉深模常见的正常失效形式是粘附。5、Cr12 型钢属于莱氏体钢，铸态组织中含有大量的共晶碳化物。6、高速钢淬火后进行多次回火的主要目的是消除残余奥氏体，使碳化物充分析出。7、碳素工具钢在退火状态下硬度较低，有较好的切削加工性能。8、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。9、晶粒细小可提高冷作模具钢的抗疲劳性能。10、在含铬合金钢中，GCr15 铬元素含量只有 1.45%。11、拉丝模的失效形式主要是磨损和崩刃等。12、回火稳定性反应了冷作模具受热软化的抗力。13、冷作模具钢的强韧化处理工艺主要包括：
6、低淬低回、高淬高回、微细化处理、等温和分级淬火等。 14、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。15、Cr12 型钢的 Cr 的质量分数高达 12%， 所以具有高淬透性。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。 1、选择冷作模具材料的基本原则： 1） 、首先要满足模具的使用性能要求；2） 、同时兼顾材料的工艺性能和经济性；3） 、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。2、冷作模具材料的主要失效形式及使用性能的基本要求：主要失效形式：磨损、脆断、变形、咬合
7、等。冷作模具材料使用性能的基本要求：良好的耐磨性；高强度；足够的韧性；良好的抗疲劳性能；良好的抗咬合能力。 ；3、冷作模具钢 6W6Mo5Cr4V 与 W6Mo5Cr4V2 的成分和性能分析与比较：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。4、冷镦模的主要失效形式及原因：擦伤。在冷镦压过程中，由冲击摩擦造成冲头和凹模工作表面出现沟痕或磨损。崩落。在强力冲击摩擦作用下，
8、坯料上的金属常粘附在凹模上形成环带，引起打击力的偏载，致使局部区域超出抗拉强度而造成块崩落。脆性开裂。常见于冷镦凹模 ，一般有两种形式：一种是尖角处产生的应力开裂； 另一种因非金属夹杂物偏析而引起的脆性开裂。凹陷：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。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）低温淬火+低温回火：可以获得高的硬度、强度和断裂韧度；2）高温淬火+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）中温淬火+中温回火：可以获得最好的强韧性配合。6未经锻造的 Cr12MoV 钢热处理开裂和崩刃的原
9、因：1）Cr12MoV 钢属莱氏体钢；2）原始组织往往有较严重的碳化物偏析。7、常用冷作模具钢的使用范围：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，常用来制作小型切边模、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，如切边模、落料模、拉丝模、搓丝模等。CrWMn：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，轻载拉延、弯曲、翻边模等。第三章第三章 热作模具材料热作模具材料1、热作模具：是指用于热变形加工和压力铸造的模具。2、热作模具包括：热锻模、热精锻模、热挤压模、
10、压铸模、热冲裁模等。3、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。4、热疲劳开裂、热磨损和热熔蚀是压铸模常见的失效形式。5、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与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。1、5CrMnMo 钢适于制造受力较轻的中小型锤锻模。2、钨 能够造成二次硬化，显著提高钢的热硬性的元素。3、适合于制作摩擦压力机锻模凸模镶块的材料是 4Cr5W2VSi。4、模具的镜面抛光性能与模具材料的红
11、硬性能无关。5、适合于制作热模锻压力机锻模中锻件顶杆的材料是 4Cr5W2VSi 。6、热锻模的最终热处理工艺应该是调质。7、在反复热应力作用下，热作模具表面会形成网状裂纹（龟裂） ，这种现象称为热疲劳。8、在选择压铸模材料时，首先就要根据压铸合金的种类及其压铸温度的高低来决定。11、其次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。9、保证耐热性的关键是模具的组织应有较好的热稳定性。10、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。11、高温合金的种类很多，有铁基、镍基、钴基合金等。1、热作模具材料应具备的基本特性： 较高的高温强度和良好的韧性；良好的
12、耐磨性能和高的热稳定性；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，以加工成形的需要。 2、铬系热作模具钢的共同特点： 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。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。3、选择压铸材料的主要依据是：首先根据压铸金属的种类及其压铸温度的高低来决定。 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。 常用压铸合金材料按压铸温度由低到高排列为：锌合金、铝或
13、镁合金、铜合金、钢铁。4、锤锻模的工作条件及性能要求：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、工艺性裂纹等易导致模具开裂。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。5、压铸模常见的失效形式以及性能要求：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。6、压铸模进行表面强化处理的目的与处理
14、方法：表面强化处理的目的：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。强化处理方法有：氮化、氮碳共渗、渗铬、渗铝、渗硼等。7新型热作模具材料 45Cr2NiMoVSi 钢与传统热作模具材料 5CrNiMo 钢的性能比较：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。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。 （1 分）8、热挤压模具的制造工艺路线一般为：下料锻造到预先
15、热处理 机械加工 淬火、回火 精加工。 9、热挤压模具预先热处理包括：退火、高温调质、锻后正火。退火：是为了消除内应力。调质：改善毛坯的力学性能。正火：是为了消除链状碳化物。第四章第四章 塑料模具用钢塑料模具用钢1、塑料模分类：热固性塑料模和热塑性塑料模两大类。2、塑料模常见的失效形式有：磨损及腐蚀、塑性变形 和断裂。3、塑料模具用钢按钢材特性和使用时的热处理状态分为：渗碳型塑料模具用钢；淬硬型塑料模具用钢；预硬型塑料模具用钢；耐蚀型塑料模具用钢； 时效硬化型塑料模具用钢；调质型塑料模具用钢。1、塑料模具钢中，常见的调质钢大都属于中碳低合金钢。2、热固性塑料压缩模的工作温度一般配在 16025
16、0。3、3Cr13、0Cr16Ni4Cu3Nb 属于耐蚀型塑料模具钢。4、3Cr2Mo 属于预硬型塑料模具钢。5、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。6、时效硬化型塑料模具用钢可在 固溶处理 后进行模具的机械成形加工，然后通过时效处理，使模具获得使用状态的强度 和硬度，这就有效地保证了模具最终尺寸 和形状的精度。7、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。8、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。9、预硬钢的预先热处理通常采用球化退火。10、渗碳型塑料模具用钢主要用于冷挤压成形的塑料模。11、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。12、时效硬化钢的热处理工艺为先进行固溶处理，第二步进行时效处理。1、塑料模具材料的工艺性能要求：锻造性能；机械加工性能；焊接性能；热处理
