渗铬
渗铬是将模具置于渗铬介质中,在高温下通过表面吸收以及Cr、Fe、C相互扩散,在模具表面形成一层高Cr的化合物层,即渗铬层。渗铬层可提高模具表面抗蚀、抗氧化、抗磨损等性能。模具渗铬后表面呈银灰色、无麻点、不粘结,可保持原有的光洁度和表面质量。一些模具经渗铬后可显著提高模具寿命,如上海无线电六厂9CrWMn钢壳引伸模,原来寿命为100次或1000次,就产生拉毛磨损现象,后经渗铬处理,使用寿命延长到10万次。图8-50粉末渗格装箱示意图
渗铬方法有粉末法、盐浴法、真空蒸发法、气体法等。粉末渗铬是把模具埋在渗铬剂内,其装箱方法见图8-50,加热到1050~1100℃,保温5~10小时,然后随炉冷至600℃,出炉空冷。粉末渗铬剂一般都是自行配制,目前常用的配方为:50%铬粉、2%氯化铵、48%氧化铝,经1100℃熔烧。渗铬罐用不锈钢或耐热钢制成。模具装箱后,先盖上内层箱盖,经300℃烘烤40~60分钟,使NH4Cl部分分解,排除渗罐内残留空气,然后立即用水玻璃耐火泥封在内层箱盖,并在80℃以下烘干,内外层间用铸铁屑填满,以减少和防止渗剂和试样氧化,再以耐火泥封好外层箱盖。粉末渗铬剂重复使用时,需外加20%NH4Cl与5~15%新剂料。渗铬层厚度为0.02~0.04毫米,表面硬度HV1300~1500。粉末渗铬用的供铬源除铬粉外,还可用高碳铬铁,先把铬铁在800~1100℃加热生成Cr2O3与Fe2O3且控制C:02=1:1.1~1.3(克分子),使工件脱碳,加速渗铬。催渗剂除NH4Cl外,还可采用NH4F、NH4Br、KHF2、NaF等。
盐浴渗铬是在盐浴(BaCl270~80%,NaCl20~30%)中加CrCl210~20%,CrCl2可通过CrCl3与NH4Cl加热至830℃蒸发得到。武汉材料保护研究所前几年研制一种硼砂熔盐渗铬剂,它是以二氧化铬为供铬剂、铝或硅钙稀土等为还原剂加人硼砂熔盐中,经1000~1050℃加热6~8小时,可获得15~18微米的渗铬层。
在融熔硼砂中加入Cr,形成下列反应:
2/3B2O3+ 4/3Cr→4/3B+2/3Cr2O3+△G
在1000℃下反应,自由能变化△G为正值,因此不会生成硼化合物,而在钢的表面形成Cr的碳化物层.即渗Cr层。
无论是粉末法或盐浴、熔盐法渗铬,处理温度都较高,达1000~1150℃,因此模具在渗铬后需进行正火或淬、回火,以改善其心部组织性能。近年来还出现各种快速渗铬的研究,例如真空中渗铬;膏剂高频加热渗铬;在活性粉末混合物中快速渗铬等。
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