我国模具材料与模具热处理的研究进展(六)
<p> 渗氮工艺目前多采用离子渗氮、高频渗氮等工艺。离子渗氮可以缩短渗氮时间,并可获得高质量的渗层。离子渗氮可以提高压铸模的抗蚀性、耐磨性、抗热疲劳性和抗粘附性能。</p><p> 氮碳共渗可在气体介质或液体介质中进行,渗层脆性小,共渗时间比渗氮时间大为缩短。压铸模、热挤压模经氮碳共渗后可显著提高其热疲劳性能。氮碳共渗对冷镦模、冷挤压模、冷冲模、拉伸模等均有很好的应用效果。</p>
<p> 冷作模具和热作模具还可以进行硫氮或硫氮碳共渗。近年许多研究工作都表明稀土有明显的催渗效果,从而发展了稀土氮共渗、稀土氮碳共渗等新工艺。</p>
<p> 5渗硼和渗金属</p>
<p> 渗硼可以是固体渗硼、液体渗硼和膏剂渗硼等,应用最多的是固体渗硼,市场上已有固体渗硼剂供应。固体渗硼后,表层的硬度高达1400`2800HV,耐磨性高,耐腐蚀性和抗氧化性能都较好。</p>
<p> 渗硼工艺常用于各种冷作模具上,由于耐磨性的提高,模具寿命可提高数倍或十余倍。采用中碳钢渗硼有时可取代高合金钢制作模具。渗硼也可应用于热作模具,如热挤压模等。</p>
<p> 渗硼层较脆,扩散层比较薄,对渗层的支撑力弱,为此,可采用硼氮共渗或硼碳氮共渗,以加强过渡区,使其硬度变化平缓。为改善渗硼层脆性,可采用硼钒、硼铝共渗。</p>
<p> 渗金属包括渗铬、渗钒、渗钛等工艺均可用于处理冷作和热作模具,其中TD法(熔盐渗金属)已得到一些应用,可使模具寿命提高几倍乃至十几倍。</p>
<p> 6气相沉积</p>
<p> 气相沉积按形成的基本原理,分为物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)。</p>
<p> PVD分为真空蒸镀、溅射镀和离子镀。离子镀是蒸镀和溅射镀相结合的技术,离子镀膜具有粘着力强、均镀能力好、被镀基体材料和镀层材料可以广泛搭配等优点,因而获得较广泛的应用。近年来多弧离子镀受到人们的重视。目前在模具上应用较多的是离子镀TiN,这种膜不仅硬度高而且膜的韧性好、结合力强、耐高温。在TiN基础上发展起来的多元膜,如(TiAl)N、(TiCr)N等,性能优于TiN,是一类更有前途的新型薄膜。</p>
<p> CVD是用化学方法使反应气体在基础材料表面发生化学反应形成覆盖层(TiC、TiN)的方法。CVD有多种方法。通常,CVD的反应温度在900℃以上,覆层硬度达到2000HV以上,但高的温度容易使工件变形,沉积层界面易发生反应。发展趋势是降低温度,开发新的涂层成分。例如,金属有机化合物CVD(MOCVD),激光CVD(LCVD),等离子CVD(PCVD)等。</p>
<p> 7高能束热处理</p>
<p> 高能束热处理的热源通常是指激光、电子束、离子束等。它们共同的特征是:供给材料表面功率密度至少103W/㎝2。它们的共同特点是:加热速度快,加热面积可根据需要选择,工件变形小,不需要冷却介质,处理环境清洁,可控性能好,便于实现自动化处理。国内外对高能束热处理的原理、工艺等均投入较多的研究,比较成熟的是激光相变硬化、小尺寸电子束处理和中等功率的离子注入,并在提高模具寿命方面获得了应用。</p>
<p> 展望和建议</p>
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