第一章模具材料概论1按照模具的工作条件可将模具分为三大类：冷作模具，热作模具，成型模具。

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等。

3 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。

4 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。

对于淬火回火钢，一般认为在含有少量残余奥氏体的回火马氏体的基体上均匀分布着细小碳化物的组织，其耐磨性为最好。

5 对于粘着磨损的情况，影响材料耐磨性的因素也比较复杂。

一般脆性材料和高熔点材料的抗粘着能力较高。

减少材料的磨檫系数可以提高耐粘着磨檫性。

6 热作模具、部分成型模具或冷作模具等，由于工作温度较高，通常需要考虑模具材料的耐热性。

高温材料的热稳定性常以600~700°C时的屈服强度表示，它与钢的抗回火能力有关。

7 合金化或进行表面处理是提高模具钢耐腐蚀性的主要方法。

8 模具的失效分偶然失效和工作失效两类。

9 模具的主要失效形式是断裂、过量变形、表面损伤和热作疲劳。

第二章冷作模具材料1 目前使用的冷作模具材料有：冷作模具钢、硬质合金、陶瓷材料、铸钢等，使用最多的是冷作模具钢和硬质合金。

2 冷作模具在工作中受到拉深、弯曲、压缩、冲击、疲劳、摩檫等机械力的作用，其正常的失效形式主要是磨损、脆断、变形、咬合等。

3 对于大型模具除了要求有足够的硬度外，还要求心部有良好的强韧性配合，这就需要模具钢具有高的淬透性，淬火时采用较缓的冷却介质，就可以获得较深硬化层。

对于形状复杂的小型模具，也常采用高淬透性的模具钢制造，这是为了使淬火后能获得较均匀的应力状态，以避免开裂或较大的变形。

4 回火稳定性反因了冷作模具受热软化的抗力。

5 低淬透性冷作模具钢中，使用最多的是碳素工具钢（T7A、T8A、T10A、T12A）和GC R15轴承钢。

6预先处理一般采用等温球化退火，工艺规范为：加热温度750~770°C，等温温度680～700°C。

退火后的组织应为4～6级的球状珠光体，硬度小于197HBS。

7 碳素工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，其中T10A 钢是性能较好，但淬透性差，用盐和碱水溶液冷却较好。

8 如终锻温度过高，将形成粗大网状碳化物，如终锻温度过低，结果使碳化物呈线条状出现。

这两类碳化物均不能通过球化退火加以改变，而必须在球化退火之前通过正火方法进行消除，这样才能保证球化退火质量并赋予模具良好的热处理性能。

9 如果锻造质量不高，出现严重网状碳化物或粗大晶粒时，必须在球化退火之前进行一次正火，正火加热温度为930～９５０°Ｃ。

10、低变速冷作模具钢的性能虽然优于碳素工具钢，但其耐磨性、强韧性、变形要求等仍不能满足形状复杂的重载冷作模具的需要。

为此，发展了高耐磨微变形冷作模具钢。

11、冲载模的正常失效形式主要是：磨损，刃口由锋利变圆钝。

12、冷挤压模具的正常失效方式主要有檫伤磨损或氧化磨损。

13、冷挤压模具的性能要求：必须具有高的强韧性，良好的耐磨性，一定的热疲劳性和足够的回火稳定性，与厚板冲载模有相似之处。

14、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。

15、根据工作条件，热作模具可分为：热锻模、热挤压模、压铸模和热冲载模等几类。

16、钢的淬火可以采用多种冷却方式，如油淬，分级淬火或等温淬火。

其中最常用的是油淬。

17、热挤压模的失效形式主要是模腔过量塑性变形、分裂、热疲劳和热磨损。

18、常用的热挤压模具用钢是钨系热作模具钢和铬系热作模具钢。

19、热疲劳开裂，热磨损和热熔蚀是压铸模常见的失效形式。

20、目前常用的压铸金属材料主要有：锌合金、铝或镁合金、铜合金和钢铁等四大类。

21、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。

22、为了防止熔融金属粘膜，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。

23、渗碳型塑料模具用钢，国内常采用工业纯铁（如DT1和DT2）、20、20C R、12C R N I3A和12C R2N I4A钢。

24、对于负荷较大的热固性塑料模和注射模，除了型腔表面应有高耐磨性之外，还要求模具基体具有较高强度、硬度和韧性，以避免或减少模具在使用中产生塌陷，变形和开裂现象。

25、常用的淬硬型塑料模具钢有：碳素工具钢（如T7A、T10A）、低合金冷作模具钢（如9SiC r9M n2r等）、C R12型钢、高速钢、基体钢和某些热作模具钢等。

26、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。

27、渗碳主要用于要求承受很大冲击载荷，高的硬度和好的抗脆裂性能。

名词解释1 强度是表征材料变形抗力和断裂抗力的性能指标。

2 硬度是衡量材料软硬程度的性能指标，钢的硬度主要决定于其它化学成分和组织。

3、韧性是材料在冲击载荷作用下抵抗产生裂纹的一个特性，反映了模具的脆断抗力,常用冲击韧度a k来判定。

4、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、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使其重新服役的现象。

6、基体钢就是具有高速钢正常淬火基体成分。

成分组织：这类钢过剩炭化物少，细小均匀。

性能：工艺性能好，强韧性有明显改善。

用途：广泛用于高负荷、高速、耐冲击冷、热变形模具。

7、热作模具主要指热变形加工和压力变形的模具。

8、负荷强韧化处理是将模具的煅热淬火与最终热处理淬火、回火相结合的处理工艺，它是在模具毛胚停锻后用高温淬火及高温回火取代原来球化退火（预备热处理），所以又称双重淬火法。

9、时效硬化型塑料模具钢的共同特点是含碳量低，合金度较高，经高温淬火后，钢处于软化状态，组织为单一的过饱和固溶体。

但是将此固溶体进行时效处理，即加热到某一较低温度并保温一段时间后，时效硬化型塑料模具用钢的固溶体中就会析出细小弥散的金属化合物，从而造成钢的强化和硬化。

10、在参碳介质中加热，使钢的表面渗入的碳的热处理过程称为渗碳。

11、碳氮共渗是向工件表面同时渗入碳和氮，并以渗碳为主的化学热处理工艺。

12、氮碳共渗是向工件表面同时渗入碳和氮，并以渗氮为主的化学热处理工艺。

13、以硼砂为基的盐浴渗钒渗铌渗铬并形成碳化物的方法又称为反应浸镀法（TD法）。

TD 法是在熔融的硼砂中加入预渗的元素或其合金的粉粒，然后将零件浸入其中，靠欲渗元素原子向零件表面扩散并与零件基体的碳原子形成金属的碳化物覆层性能的工艺方法。

14、喷丸强化是利用大量的珠丸（直径一般为Ф0.4～2mm)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,可以显著提高零件的疲劳强度.15、电火花表面强化是利用工具电极与工件间在空气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。

16、化学气相沉积（CVD）是在真空度≦1pa的反应室中,通过一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。

17、将金属、合金或化合物放在真空中蒸发（或称激射），使这些气相原子或分子在一定条件下沉积在工件表面上的工艺称为物理气相沉积（PVD）。

简答题1、影响强度的因素：钢的含碳量与合金元素含量，晶粒大小、金相组织、碳化物的类型、形状、大小及分布、残余奥氏体量、内应力状态等。

2、影响硬度的因素：钢的硬度主要决定于其化学成分和组织。

钢完全淬成马氏体时的硬度取决于马氏体的含碳量。

3、影响韧性的因素主要是钢的成分、组织和含碳量。

碳量愈低，杂质愈少，钢的韧性愈高。

4、模具结构设计对模具寿命的影响：①模腔结构的影响②模腔过渡圆角半径R的影响③模具工作部位角度的影响5、模具制造质量对模具寿命的影响：①模具零件加工精度的影响；②模腔表面粗糙度的影响；③模具硬度均匀性的影响；④模具装配精度的影响。

6、模具材料对模具寿命的影响：以模具材料种类、化学成分、组织结构、硬度和冶金质量等因素为综合反映，其中材料种类和硬度影响最为明显。

7、模具工作零件表面强化的目的是获得外硬内韧的效果，从而得到硬度、耐磨性、韧性、耐疲劳强度的良好配合。

8、模具表面强化处理方法有：碳氮共渗、离子共渗、渗硼、渗碳、渗硫、渗铌、渗钒、电火花强度、激光热处理、化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）等。

9、模具的使用对模具寿命的影响：这些因素包括：①锻压设备的特性；如压力机的精度和精度。

②被加工材料的性质，如胚料的表面状态差、强度高。

③模具的安装和使用条件，如安装精度高，正确选用润滑剂。

④模具的操作规程及维护，如热作模具在工作前应进行预热，中途停工应保温。

10、冷作模具材料使用性能的要求：①良好的耐磨性。

②高强度。

③足够的韧性。

良好的抗疲劳性能。

④良好的抗咬合能力。

11、冷作模具材料必须具备的工艺性能要求：主要包括：可锻性、可切削性、可磨削性，热处理工艺性等。

12、热处理工艺性主要包括：淬透性、回火稳定性、脱碳倾向、过热敏感性。

淬火变形与开裂倾向等。

13 冷作模具钢的成分特点如下：①钢的含碳量含碳量是影响冷作模具钢性能的决定性因素。

一般随着含碳量的增加，钢的硬度强度和耐磨性提高塑性韧性变差。

对于需要抗冲击的高韧性冷作模具，其钢材的碳的质量分数一般控制在0.5%～0.7%，以保证模具获得足够的韧性。

②合金化的特点：铬显著地增加钢的淬透性，有效的提高钢的回火稳定性。

钒能显著提高钢的耐磨性和热硬性，同时钒还可细化晶粒，降低钢的过热敏感性。

主要特点是：加入碳化物形成元素，获得足够数量的合金碳化物，并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。

14、低变形冷作模具钢在碳素工具钢的基础上加入少量合金元素而发展起来的。

加入的合金元素有Cr、Mn、Si、W、V等.其主要作用是提高淬透性,减少淬火变形开裂倾向,形成特殊碳化物,细化晶粒,提高回火稳定性.性能：这类钢的强韧性、耐磨性、热硬性都比碳素工具钢高，使寿命也较碳素工具钢长。

15、传统的高速钢(CW18Cr4V、W6Mo5Cr4V2)是高强度耐磨冷作模具钢的典型钢种。

高速钢具有高强度，高抗压性、高耐磨性和高热稳定性的特点。

淬火温度对高速钢性能影响很大，淬火温度愈高，基体的含碳量愈多，其耐磨性，抗压强度愈高，而韧性愈低。

高速钢主要用于重载冲头。

16、LD钢不含钨的基体钢，GD钢属于高强韧性低合金冷作模具钢，其成分与CrWM n相比，降低了含碳量，新增镍、硅，合金元素总量为4%。

GD钢主要性能特点如下：①钢的冲击韧度，小能量多冲寿命，断裂韧性和抗压屈服点显著优于CrWM n钢和Cr12MnV钢。

②碳化物偏析小，可以不改锻，下料后直接使用。

③GD钢淬透性良好，空冷可以淬硬，淬火变形缩小。

④淬火加热温度低，区间宽，可采用油淬，风冷及火焰加热淬火，回火温度也低，利于节能。