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浅析模具表面强化处理的三大工艺

发布时间:2019-01-13
     目前,我国模具的寿命还不高,模具消耗量很大,因此,提高我国的模具寿命是一个十分迫切的任务。模具热处理对使用寿命影响很大。我们经常接触到的模具损坏多半是热处理不当而引起。据统计,模具由于热处理不当,而造成模具失效的占总失效率的50%以上,所以国外模具的热处理,愈来愈多地使用真空炉、半真空炉和无氧化保护气氛炉。
    模具热处理工艺包括基体强韧化和表面强化处理。基体强韧化在于提高基体的强度和韧性,减少断裂和变形,故它的常规热处理必须严格按工艺进行。表面强化的主要目的是提高模具表面的耐磨性、耐蚀性和润滑性能。表面强化处理方法很多,主要有渗碳、渗氮、渗硫、渗硼、氮碳共渗、渗金属等。采用不同的表面强化处理工艺,可使模具使用寿命提高几倍甚至于几十倍,近几年又出现了一些表面强化工艺,本文着重介绍其中的三大工艺。
    1.离子渗氮,为了提高模具的抗蚀性、耐磨性、抗热疲劳和防粘附性能,可采用离子渗氮。离子渗氮的突出优点是显著地缩短了渗氮时间,可通过不同气体组份调节控制渗层组织,降低了渗氮层的表面脆性,变形小,渗层硬度分布曲线较平稳,不易产生剥落和热疲劳。可渗的基体材料比气体渗氮广,无毒,不会爆炸,生产安全,但对形状复杂模具,难以获得均匀的加热和均匀的渗层,且渗层较浅,过渡层较陡,温度测定及温度均匀性仍有待于解决。
    离子渗氮温度以450~520℃为宜,经处理6~9h后,渗氮层深约0.2~0.3mm。温度过低,渗层太薄;温度过高,则表层易出现疏松层,降低抗粘模能力。离子渗氮其渗层厚度以0.2~0.3mm为宜。磨损后的离子渗氮模具,经修复和再次离子渗氮后,可投入使用,从而可大大地提高模具的总使用寿命。
    2.氮碳共渗,氮碳共渗工艺温度较低(560~570℃),变形量小,经处理的模具钢表面硬度高达900~1000HV,耐磨性好,耐蚀性强,有较高的高温硬度,可用于压铸模、冷镦模、冷挤模、热挤模、高速锻模及塑料模,分别可提高使用寿命1~9倍。但气体氮碳共渗后常发生变形,膨胀量占化合物厚度的25%左右,不宜用于精密模具。处理前必经去退火和消除残余。
    3.碳氮硼三元共渗,三元共渗可在渗氮炉中进行,渗剂为含硼有机渗剂和氨,其比例为1∶7,共渗温度为600℃,共渗时间4h,共渗层化合物层厚3~4μm,扩散层深度为0.23mm,表面硬度为HV011050。经共渗处理后模具的寿命显著提高。
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