表面強化處理方法很多,主要有滲碳、滲氮、滲硫、滲硼、氮碳共滲、滲金屬等。采用不同的表面強化處理工藝,可使模具使用壽命提高幾倍甚至于幾十倍,近幾年又出現了一些表面強化工藝,本文著重四個方面介紹,供同行參考。

1.離子滲氮,為了提高模具的抗蝕性、耐磨性、抗熱疲勞和防粘附性能,可采用離子滲氮。離子滲氮的突出優點是顯著地縮短了滲氮時間,可通過不同氣體組份調節控制滲層組織,降低了滲氮層的表面脆性,變形小,滲層硬度分布曲線較平穩,不易產生剝落和熱疲勞。可滲的基體材料比氣體滲氮廣,無毒,不會爆炸,生產安全,但對形狀復雜模具,難以獲得均勻的加熱和均勻的滲層,且滲層較淺,過渡層較陡,溫度測定及溫度均勻性仍有待于解決。

離子滲氮溫度以450~520℃為宜,經處理6~9h后,滲氮層深約0.2~0.3mm。溫度過低,滲層太薄;溫度過高,則表層易出現疏松層,降低抗粘模能力。離子滲氮其滲層厚度以0.2~0.3mm為宜。磨損后的離子滲氮模具,經修復和再次離子滲氮后,可投入使用,從而可大大地提高模具的總使用壽命。

2.氮碳共滲,氮碳共滲工藝溫度較低(560~570℃),變形量小,經處理的模具鋼表面硬度高達900~1000HV,耐磨性好,耐蝕性強,有較高的高溫硬度,可用于壓鑄模、冷鐓模、冷擠模、熱擠模、高速鍛模及塑料模,分別可提高使用壽命1~9倍。但氣體氮碳共滲后常發生變形,膨脹量占化合物厚度的25%左右,不宜用于精密模具。處理前必經去退火和消除殘余。

例如:Cr12MoV鋼制鋼板彈簧孔沖孔凹模,經氣體氮碳共滲和鹽浴滲釩處理后,可使模具壽命提高3倍。又如:60Si2鋼制冷鐓螺釘沖頭,采用預先滲氮、短時碳氮共滲、直接淬油、低溫淬火及較高溫度回火處理工藝,可改善心部韌性,提高冷鐓沖頭壽命2倍以上。

3.碳氮硼三元共滲,三元共滲可在滲氮爐中進行,滲劑為含硼有機滲劑和氨,其比例為1∶7,共滲溫度為600℃,共滲時間4h,共滲層化合物層厚3~4μm,擴散層深度0.23mm,表面硬度為HV011050。經共滲處理后模具的壽命顯著提高。