模具表面处理技术

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1、第七章模具表面处理技术第一节模具表面处理概述一、模具表面处理的意义模具在现代生产中是生产各种工业产品的重要工艺装备。随着社会经济的发展，特别是汽车、家电工业、航空航天的迅猛发展，对模具工业提出了更高的要求。如何提高模具的质量、使用寿命和降低生产成本成为当前迫切需要解决的问题。模具在工作中除了要求基体具有足够高的强度和韧性的合理配合外，其表面性能对模具的工作性能和使用寿命至关重要。模具性能的改善，单纯依赖基体材料的改进和提高是非常有限的，也是不经济的，而通过表面处理技术，往往可以收到事半功倍的效果

2、，这也正是表面处理技术在模具生产中得到迅速发展的原因。模具通过不同的表面处理方法，可以只改变模具表层的化学成分、组织、性能，从而大幅度地改善和提高模具的表面性能。如硬度、耐磨性、摩擦性能、脱模性能、隔热性能、耐腐蚀和高温抗氧化性能、提高型腔表面抗擦伤能力、脱模能力、抗咬合性能等，数倍、甚至几十倍地提高模具使用寿命。这对于提高模具质量，大幅度降低生产成本，提高生产效率和充分发挥模具材料的潜能都具有重大意义。模具的表面处理技术，是通过表面涂覆、表面改性或复合处理技术，改变模具表面的形态、化学成分、组

3、织结构和应力状态，以获得所需表面性能的系统工程。在模具上使用的表面技术方法多达几十种，主要可以归纳为化学表面处理法、物理表面处理法和表面覆层处理法。从表面处理的方式上，又可分为：化学方法、物理方法、物理化学方法和机械方法。虽然提高模具表面性能新的处理技术不断涌现，但在模具制造中应用较多的主要是渗氮、渗碳和硬化膜沉积技术。第二节模具表面的化学热处理技术化学热处理就是将钢件置于一定活性介质中保温，使一种或几种活性原子渗入工件表层，从而改变表层的化学成分、组织和性能的热处理工艺方法。根据渗入的元素不同

4、，化学热处理方法可以分为：渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗铝、渗钒等。化学热处理能有效提高模具表面的耐磨性、疲劳强度、耐蚀性和抗氧化性能等。一、渗碳渗碳就是将钢件置于活性碳原子的介质中保温，使碳原子渗入工件表层的热处理工艺方法。第二节模具表面的化学热处理技术渗碳后在模具的表面形成一层1-2mm，含碳量为0.8%-1.05%渗碳层。再经过适当的淬火与回火处理，可提高模具表面的硬度、耐磨性及疲劳强度，使模具心部仍保持良好的韧性和塑性。因此渗碳主要用于同时受严重磨损和较大冲击载荷的模具。由于渗碳温度较高

5、，渗后还需热处理，模具变形较大，因此精度要求较高的模具不宜采用。模具的渗碳工艺有固体渗碳、液体渗碳、气体渗碳、真空渗碳、离子渗碳等。第二节模具表面的化学热处理技术1、固体渗碳固体渗碳是将工件置于木碳和催渗剂组成的渗碳剂的密封箱中（一般采用黄泥或耐火粘土密封）保温，在渗碳温度加热保温使碳原子渗入工件表面。固体渗碳时，由于固体渗碳剂的导热系数很小，传热很慢，更由于渗碳箱尺寸往往又不相同，即使是尺寸相同，可是工件大小及装箱情况（渗碳剂的密实度，工件间的距离等）也不全相同，因而渗碳加热时间对渗层深度的影

6、响往往不能完全确定。因此，在生产中常用试棒来检查其渗碳效果。第二节模具表面的化学热处理技术固体渗碳的优缺点固体渗碳可以在各种加热炉中进行，简单易行，但质量不易控制，渗碳速度慢，生产周期长，工人劳动条件差。第二节模具表面的化学热处理技术2、气体渗碳气体渗碳是工件在气体介质中进行碳原子渗入工件表面的热处理方法。渗碳气体以煤油、苯、丙酮或醋酸乙酯作为强渗剂，用甲醇、乙醇作为稀释剂。这些液体滴入炉内后在高温下汽化、分解产生成分稳定的渗碳气体。气体渗碳炉第二节模具表面的化学热处理技术气体渗碳的优点可以通过

7、控制系统控制富化气送入量或渗剂的滴入量，以改变炉气的碳势，从而控制零件表面的含碳量，渗碳速度比固体渗碳快，质量好。气体渗碳适用于大批量生产，易于控制质量和自动化，劳动条件好。气体渗碳装炉示意图第二节模具表面的化学热处理技术3、液体渗碳把零件浸入含有活性碳原子的熔融盐浴中进行渗碳的方法。盐浴的主要成分有氰化钠、氯化钠、碳酸钠和氯化钡等。各种盐的成分可通过不同温度加以调节。一般薄层渗碳多采用低温（850～900℃）、低浓度氰化物盐浴（也称液体氰化或液体碳氮共渗）。深层渗碳多采用较高温度(900～95

8、0℃),氰化物含量为6～16％。另一种是无氰液体渗碳，主要盐浴成分是氯化钠、氯化钾和碳酸钠，加上经过加工制作的渗碳剂：碳粉、碳化硅和尿素。第二节模具表面的化学热处理技术4、离子渗碳采用甲烷或其它渗碳气体和氢气的混合气作为辉光放电的气体介质，在渗碳温度（例如930℃）下，利用辉光放电对工件表面进行离子渗碳。离子渗碳比气体渗碳方法快得多。离子渗碳后，应进行直接淬火，故在炉内应有直接冷却装置。第二节模具表面的化学热处理技术5、真空渗碳真空渗碳炉是将工件放置在真空炉内通过不断的向炉内充入渗碳气氛，使碳原