模具材料与热处理 教学课件 作者 吴光明 第五章.ppt

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1、5Q主编第一节　模具表面强化处理概述对模具表面进行处理，可以提高其表面硬度，改变表层化学成分和组织，进而提高其耐磨性、抗粘附性、疲劳抗力和耐蚀性等。模具表面使用性能的提高，不仅可以有效地延长模具的使用寿命，降低生产成本，而且还能提高被加工件的表面质量。表5-1　表面强化处理的作用及应用第一节　模具表面强化处理概述表5-1　表面强化处理的作用及应用对模具表面进行处理，可以提高其表面硬度，改变表层化学成分和组织，进而提高其耐磨性、抗粘附性、疲劳抗力和耐蚀性等。模具表面使用性能的提高，不仅可以有效地延长模具的使用寿命，降低生产成本，而且还能提高被加工件的表面质

2、量。第一节　模具表面强化处理概述表5-2　表面强化处理的具体分类第二节　模具表面化学强化处理化学热处理是指将金属或合金工件置于一定的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。化学热处理的种类很多，一般都以渗入的元素来命名。常用的化学热处理方法有渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硫、硫氮共渗、渗硼、硼氮共渗、渗铝、渗铬、渗硅、渗锌和盐浴渗金属等。一、渗碳、渗氮、渗硫、渗硼处理1.渗碳模具在渗碳介质中加热，使钢的表面渗入碳元素的热处理过程称为渗碳。(1)渗碳的特点　碳原子的渗入可以使模具工作表面获得高的硬度、耐磨性与

3、疲劳强度，而心部仍具有一定的强度和良好的韧性。渗层的碳的质量分数一般为0.85％～1.05％，经淬火后，硬度为60～62HRC。(2)渗碳的方法　根据渗碳介质的物理状态，渗碳方法可分为固体渗碳、液体渗碳、气体渗碳、离子渗碳和真空渗碳等。1.渗碳图5-1　固体渗碳装箱示意图1—泥封　2—盖　3—试样4—零件　5—渗碳剂　6—渗碳箱1)工作原理。固体渗碳是将工件置于填满木炭和碳酸钡的密封箱内进行(图5-1)，渗碳剂是木炭和碳酸钡的混合物，其中木炭起渗碳作用，碳酸钡起催渗作用。在高温下，木炭与空隙中的氧气渗碳采用液体或气体碳氢化合物作为渗碳剂。国内应用最广

4、的气体渗碳方法是滴注式气体渗碳，其方法是将工件置于密封的加热炉中(图5-2)，图5-2　滴注式气体渗碳炉示意图1—风扇电动机　2—废气火焰　3—炉盖　4—砂封5—电阻丝　6—耐热罐　7—工件　8—炉体1.渗碳(3)渗碳在模具中的应用　渗碳主要用于承受冲击很大、要求高强度和良好抗裂性能的小型模具及冷挤压成型的塑料模具，其应用效果见表5-3。表5-3　模具渗碳的应用效果2.渗氮渗氮也称氮化，它是在一定温度下，使活性氮原子渗入模具工作表面并向内扩散，形成氮化物层的工艺过程。渗氮是模具上应用最广的一种表面处理方法，几乎适用于所有类型的模具。(1)渗氮的特点

5、1)具有高的表面硬度及耐磨性，并能保持到600℃左右而不明显下降。2)具有高的疲劳抗力和耐蚀性。3)渗氮处理温度低，渗后不再进行其他热处理，所以工件变形小，适合精密模具的表面强化。4)渗氮层浅(＜0.7mm)，脆性较大，只适合于含铬、钼等的合金钢。(2)渗氮的方法　目前，常用的渗氮方法主要是气体渗氮和离子渗氮。2.渗氮表5-4　部分模具钢的渗氮工艺规范2.渗氮图5-3　钟罩式离子渗氮炉1—进水管　2—进氨管　3—阴极托盘装置4—进水管　5—电阻真空规管　6—真空泵7—抽气系统　8—底盘　9—阳极接线座10—屏蔽帽　11—瓷绝缘子　12—观察孔13

6、—内炉壁阳极　14—双层炉体2)离子渗氮。离子渗氮是在离子渗氮炉中进行的。它是在一定的真空度下利用工件(阴极)和阳极间产生的辉光放电现象进行的，所以又称辉光离子渗氮。将工件置于离子渗氮炉(图5-3)中的托盘上2.渗氮2)离子渗氮。①真空度一般为1.33～13.3Pa。②气体压力常用为266～798Pa。③电流密度为0.5～5mA／cm2。④辉光电压：加热电压为550～750V，保温阶段电压应适当比加热电压低，通常为550～650V，形状简单时取650V，形状复杂时取550V。⑤渗氮温度：一般取450～600℃，但即使在400℃以下也能进行渗氮处理。⑥极间

7、距离：一般以30～70mm为合适。⑦渗氮时间：根据渗氮模具材料、渗氮层厚度和硬度选择合适时间。2.渗氮(3)渗氮在模具中的应用　气体渗氮现已逐渐由离子渗氮、氮碳共渗、真空渗氮取代，所以离子渗氮在模具上的应用更广，使用效果也更好，部分模具钢的离子渗氮工艺与使用效果见表5-5。表5⁃5　部分模具钢的离子渗氮工艺与使用效果表5-5　部分模具钢的离子渗氮工艺与使用效果(4)几种典型材料制成的模具的渗氮工艺规范　30CrMnSiA钢采用一段表面处理法，渗氮温度为500℃±5℃，保温时间为25～30h，氨分解率为20％～30％，渗氮层厚度为0.2～0.3mm，表面硬

8、度大于58HRC。3.渗硫拉深模具、挤压模具等常在干摩擦条件下工作，因此要求模