【浙江】01620模具材料与热处理自学考试大纲

［01620］

《模具材料与热处理》自学考试大纲

浙江省高等教育自学考试办公室

二○○八年四月

指定教材：《机械工程材料》，朱莉、王运炎主编，机械工业出版社2007年9月第1版。

一、课程性质与设置目的要求 

一、课程性质

《模具材料与热处理》课程是高等教育自学考试模具设计与制造专业的一门技术基础课，是模具设计与制造专业的必考课。它是研究在模具设计制造过程中，如何选择模具材料和改变材料性能的一门内容广泛，理论和实践相结合的课程。其主要任务是：

①究金属成份、工艺──组织结构──性能之间的关系和变化规律；

②熟悉常用模具材料的组织、性能、应用和选用原则；

③通过改变材料的性能，最大程度挖掘材料潜力；

④ 初步了解与本课程有关的新技术、新材料、新工艺。

二、课程设置的目的和要求 

学生通过本课程的学习和实验，获得常用模具材料的选择、改性以及零件加工工艺知识；具备根据模具使用条件和性能要求，对模具进行合理选材及掌握制作工艺路线的一定能力。同时，为学习其它有关课程及以后从事涉及机械、模具设计和加工制造方面的工作奠定必要的基础。

二、 课程内容及考核目标

课题一 绪论 材料的力学性能

一、学习目的与要求 

通过学习使学生了解金属的主要力学性能（简述）；了解模具材料与热处理的研究对象，课程的性质、任务、基本要求和学习方法。

二、考核知识点与考核目标 

（一） 材料的力学性能

识记：弹性变形、塑性变形、强度、塑性、硬度 

理解：弹性极限、强度极限、屈服极限、延伸率、断面收缩率、布氏硬度、洛氏硬度 

应用：力学性能的概念贯穿于本课程及后续专业课。模具选材、热处理工艺的制定，都是为了满足对材料力学性能的要求。

课题二  金属结构与结晶

• 学习目的与要求

通过学习使学生了解了解金属的晶体结构，掌握结晶过程和晶体缺陷对晶体构造和性能的影响。

二、考核知识点与考核目标 

（一）金属的晶体结构 

识记：晶体结构的基本概念、晶格、晶胞

理解：体心立方、面心立方、密排六方、晶面指数、晶向指数 

应用：理想晶体理论应用在实际金属的晶体结构中 

（二）纯金属的结晶

识记：过冷现象、结晶过程

理解：冷却曲线、晶粒大小对金属机械性能的影响

应用：同素异晶转变、细化晶粒的方法、铸锭组织

课题三  铁碳合金相图

一、学习目的与要求

通过学习使学生了解合金的基本结构和性能，能正确分析二元合金状态图（匀晶、共晶、共析）和铁碳合金状态图，并运用铁碳合金状态图和杠杆定律分析铁碳合金成分，组织与性能的关系以及在热加工中的应用。

二、考核知识点与考核目标

（一）合金的相结构 

识记：合金、组元、合金系、 相、 显微组织 

理解：固溶体、 间隙固溶体、 置换固溶体、 影响溶解度的因素 

金属化合物 、正常价化合物、 电子化合物、 间隙化合物 

应用：二元合金，Fe-Fe₃C合金相图 （重点）

（二）铁碳合金相图（重点） 

识记：Fe-Fe₃C相图分析、相图中点、线、区

理解：Fe-Fe₃C相图中恒温转变 (共析转变、共晶转变)

应用：典型铁碳合金的结晶过程、 碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响、应用杠杆定律分析金属材料内部组织和相的定量关系、相图的应用 

课题四  钢的热处理

一、学习目的与要求 

通过学习使学生掌握钢的热处理原理，钢加热，冷却过程中相变理论。学会制订钢、铸铁普通热处理工艺。 

二、考核知识点与考核目标 

（一）钢在加热时的转变（重点） 

理解：奥氏体的形成及其影响因素 

应用：奥氏体晶粒大小及其影响因素 

（二）钢冷却时的转变（重点） 

理解：过冷奥氏体的等温转变、TTT曲线（等温转变“C”曲线） 

珠光体转变 、 贝氏体转变、 马氏体转变 

CCT曲线（过冷奥氏体连续冷却转变曲线） 

应用：“C”曲线在不同等温转变形成的组织及性能 

（三）钢的普通热处理 

理解：钢的退火（完全退火 等温退火 球化退火，均匀化退火，去应力退火）、钢的 

正火、钢的淬火、淬火介质 淬透性 钢的回火 回火脆性 

应用：退火 正火 淬火及回火在生产中的应用 

（四）钢的表面处理（次重点） 

识记：钢表面处理的意义、 火焰加热表面淬火 

理解：感应加热表面淬火、 激光加热表面淬火 

应用：表面化学热处理、 钢的渗碳、渗氮 

课题五  金属塑性变形与再结晶

• 学习目的与要求

通过学习使学生熟悉金属塑性变形的实质及对金属和组织性能的影响，明确热变形和冷变形对锻压工艺和产品性能的影响；金属纤维组织的形成及其对金属性能的影响。 

二、考核知识点与考核目标

（一）加工硬化

识记：加工硬化

理解：加工硬化的成因,冷塑性变形对金属组织、性能的影响

应用：加工硬化的利弊

 (二)回复与再结晶

识记：回复、再结晶

理解：再结晶的本质，热变形加工对金属组织、性能的影响

应用：临界变形程度、冷﹑热加工的确定

课题六  金属材料 

一、学习目的与要求 

通过学习使学生了解合金元素的作用；熟悉常用合金（碳钢、合金钢、硬质合金、铸铁、铝合金、铜合金、轴承合金）的种类、牌号、热处理、性能及用途（对有色金属部分要求一般了解）。

二、考核知识点与考核目标 

（一）碳钢 

识记：碳钢中的常见杂质、 分类 、各类钢的牌号、常规热处理、用途 

理解：普通碳素结构钢 、优质碳素结构钢 

应用：碳素工具钢常规热处理 

（二）合金钢（重点） 

理解：合金元素在钢中的作用 合金钢的分类、牌号、常规热处理﹑用途 

应用：合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢

（三）铸铁（重点） 

识记：铸铁的一般概念、铸铁的分类 

理解：铸铁的石墨化 

应用：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、白口铸铁、 

（四）铸铁热处理 

识记：铸铁热处理特点 

理解：Fe-C合金双重相图 

应用：灰铸铁的热处理、球墨铸铁的热处理 

(五) 非铁合金 

识记：工业纯铝 、铝合金分类，纯铜及铜合金的特性，铜合金的分类、轴承合金的概念

理解：形变铝合金、 铸造铝合金（Al-Si合金）、铜合金、黄铜Cu-Zn、青铜Cu-Sn、铍青铜Cu-Be  、钖基轴承合金

应用：铝合金的热处理、铅基轴承合金、 铜基轴承合金

课题七  材料的选择原则

一、学习目的与要求

通过学习使学生熟悉选用模具材料的基本原则；根据零件的使用性能、材料的工艺性能以及经济性，能合理地选用材料及相应的热处理工艺；初步了解模具零件的主要失效型式。

二、考核知识点与考核目标

识记：模具零件的主要失效型式

理解：选用材料的一般原则

应用：轴、齿轮、冷冲模材料及热处理工艺的选定

不作考核要求：第十章

三、 实践环节

实验一  正确使用金相显微镜；观察碳钢金相显微组织；

• 实验目的
  1. 观察和分析铁碳合金在平衡状态时的组织形态；
  2. 熟悉金相显微镜的使用方法和了解金相试样的制备过程。

二、实验要求

1. 写出实验目的；
2. 画出所观察过的组织，并注明材料名称、浸蚀剂和放大倍数；
3. 根据所观察的组织，说明碳的质量分数对铁碳合金的组织和性能影响的大致规律；
4. 写出实验后的心得体会。

三、实验设备及材料

1. 金相显微镜；
2. 金相试样：20钢、45钢、T8钢、T12钢、共晶白口铸铁、亚共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁等七块试样；
3. 金相图谱。

实验二   热处理的基本操作   实验三   试样硬度测定

一、实验目的

1. 了解布氏、洛氏硬度机的主要结构，初步掌握操作方法；
2. 熟悉钢的淬火、回火、正火和退火等热处理基本操作；
3. 通过对碳钢试样的热处理，了解冷却速度及碳的质量分数对热处理效果的影响；
4. 分析淬火后回火温度对钢的性能的影响。

二、实验要求

1. 写出实验目的；
2. 将各实验数据填入记录表中；
3. 分析碳的质量分数、淬火温度、淬火介质对碳钢性能(硬度) 的影响；
4. 作出45钢回火温度与硬度的关系曲线，分析回火时钢的组织转变；
5. 写出实验的收获和建议。

  三、实验设备及材料

1. 箱式电阻炉及控温仪表；
2. 淬火水槽和油槽；
3. 洛氏硬度计、布氏硬度计；
4. 20钢、45钢、T8钢试样，尺寸分别为直径12～20mm，高15～25mm。

实验四  观察常用铸铁金相显微组织

一、实验目的

1. 鉴别铸铁在室温时伪的显微组织，加深理解石墨形状、大小、数量、分布情况对铸铁机械性能的影响。
2. 进一步学会正确使用金相显微镜。

二、实验要求

1. 写出实验目的；
2. 画出所观察过的组织，并注明材料名称、浸蚀剂和放大倍数；显微组织画在直径为30mm的圆内，并将组织组成物以箭头引出标明；
3. 根据实验所观察到的内部组织，分析石墨形态对铸铁机械性能的影响。

三、实验设备及材料

1. 金相显微镜；
2. 金相试样；
3. 金相图谱及金相放大照片。

上述实验环节是本课程不可缺少的重点组成部分，考生应当在教学过程中，根据安排，在实验室完成每次实验。在实验过程中，由指导教师根据学生的实验态度和对内容的理解程度，给出相应的成绩。在全部实验结束前，进行必要的笔试考核。根据各次成绩和笔试成绩，给出实验考核成绩，实验成绩采用百分制，60分为及格，在学业中为独立成绩。 

四、 题型举例（题型举例仅作参考，实际命题时不受此限）

(一)填空题：

1、Fe₃C属于___________化合物中_____________化合物，其晶格类型是______________________。

(二)是非题

1、铁素体是碳在 α–Fe中的间隙固溶体。                （    ）

(三)名词解释：

1、固溶强化

四、选用合适材料并确定其使用状态

     40Cr，T12A，65Mn，HT200，Q235A，GCr15，5CrMnMo，Q295,45,50CrVA,3Cr2W8V

零件名称	材料牌号	使用状态（或热处理方法）
热锻模

 

五、问答计算题：

1、画出以组织划区的铁碳合金相图（钢的部分），并计算45钢室温下的组织相对量，同时与20钢比较强度、塑性、硬度高低。

五、 考试时间：150分钟