模具的表面强化热处理有哪些?
模具表面强化处理工艺主要有气体氮化法、离子氮化法、电火 花表面强化法、渗硼、TD法、CVD法、PVD法、激光表面强化 法、离子注入法、等离子喷涂法等。
(1)气体软氮化:使氮在氮化温度分解后产生活性氮原子,被 金属表面吸收渗入钢中并且不断自表面向内扩散,形成氮化层。 模 具经氮化处理后,表面硬度可达950〜1200HV,使模具具有很高 的红硬度和高的疲劳强度,并提高模具表面的光洁度和抗咬合 能力。
(2)离子氮化:将待处理的模具放在真空容器中,充以一定压 力的含氮气体(如氮或氮氢混合气),然后以被处理模具作阴极, 以真空容器的罩壁作阳极,在阴阳极之间加400〜600V的直流电 压,阴阳...全部
模具表面强化处理工艺主要有气体氮化法、离子氮化法、电火 花表面强化法、渗硼、TD法、CVD法、PVD法、激光表面强化 法、离子注入法、等离子喷涂法等。
(1)气体软氮化:使氮在氮化温度分解后产生活性氮原子,被 金属表面吸收渗入钢中并且不断自表面向内扩散,形成氮化层。
模 具经氮化处理后,表面硬度可达950〜1200HV,使模具具有很高 的红硬度和高的疲劳强度,并提高模具表面的光洁度和抗咬合 能力。
(2)离子氮化:将待处理的模具放在真空容器中,充以一定压 力的含氮气体(如氮或氮氢混合气),然后以被处理模具作阴极, 以真空容器的罩壁作阳极,在阴阳极之间加400〜600V的直流电 压,阴阳极间便产生辉光放电,容器里的气体被电离,在空间产生 大量的电子与离子。
在电场的作用下,正离子冲向阴极,以很高的 速度轰击模具表面,将模具加热。正离子冲入模具表面,获得电子,变成氮原子被模具表面吸收,并向内扩散形成氮化层。应用离 子氮化法可提高模具的耐磨性和疲劳强度。
(3)电火花表面强化:这是一种直接利用电能的高能量密度对 模具表面进行强化处理的工艺。它是通过火花放电的作用,把作为 电极的导电材料渗进金属工件表层,从而形成合金化的表面强化 层,使工件表面的物理、化学性能和力学性能得到改善。
例如采用 WC、TiC等硬质合金电极材料强化高速钢或合金工具钢表面,可 形成显微硬度1100HV以上的耐磨、耐蚀和具有红硬性的强化层, 使模具的使用寿命明显提高。电火花表面强化的优点是设备简单、 操作方便,处理后的模具耐磨性提高显著;缺点是强化表面较粗 糙,强化层厚度较薄,强化处理的效率低。
(4)渗硼:由于渗硼层具有良好的红硬性、耐磨性,通过渗硼 能显著提高模具表面硬度(达到1300〜2000HV)和耐磨性,可广 泛用于模具表面强化,尤其适用于处理在磨粒磨损条件下的模具。 但渗硼层往往存着较大的脆性,这也限制了它的应用。
(5)TD热处理:在空气炉或盐槽中放入一个耐热钢制的坩埚, 将硼砂放入坩埚加热熔化至800〜1200℃,然后加入相应的碳化物 形成粉末(如钦、钡、铌、铬),再将钢或硬质合金工件放入坩埚 中浸渍保温1〜2h,加入元素将扩散至工件表面并与钢中的碳发生 反应形成碳化物层,所得到的碳化物层具有很高的硬度和耐磨性。
(6)CVD法(化学气相沉积):将模具放在氢气(或其它保护 气体)中加热至900〜1200℃后,以其为载气,把低温汽化挥发的 金属化合物气体如四氯化钛和甲烷(或其它碳氢化合物)蒸气带入 炉中,使TiCl4中的钛和碳氢化合物中的碳(以及钢表面的碳分) 在模具表面进行化学反应,从而生成一层所需金属化合物涂层(如 碳化钦)。
(7)PVD法:在真空室中使强化用的金属原子蒸发,或通过荷 能粒子的轰击,在一个电流偏压的作用下,将其吸引并沉积到工件 表面形成强化层。利用PVD法可在工件表面沉积碳化钛、氮化 钛、氧化铝等多种化合物。
(8)激光表面强化:当具有一定功率的激光束以一定的扫描速 度照射到经过黑化处理的模具工作表面时,将使模具工作表面在很 短时间内由于吸收激光的能量而急剧升温。当激光束移开时,模具 工作表面由基材自身传导而迅速冷却,从而形成具有一定性能的表 面强化层,其硬度可提高15%〜20%,此外还具有耐磨性高、节 能效果显著以及可改善工作条件等优点。
(9)离子注入:利用小型低能离子加速器,将需要注入元素的 原子,在加热器的离子源中电离成离子,然后通过离子加热器的高 电压电场将其加热,成为高速离子流,再经过磁分析器提炼后,将 离子束强行打入置于靶室中的模具工作表面,从而改变模具表面的 显微硬度和表面粗糙度,降低表面摩擦系数,最终提高工件的使用 寿命。
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