模具的氮碳共渗热处理方法

氮碳共渗工艺是在液体渗氮基础上发展起来的。早期氮碳共渗是在含氮化物的盐浴中进行的。由于处理温度低,一般为500~600℃,过程以渗氮为主,渗碳为辅,所以又称为软氮化。

氮碳共渗工艺的优点:

1)氮碳共渗层硬度高,碳钢氮碳共渗处理后渗层硬度可达570~680HV,模具钢、高速钢、渗氮钢共渗后硬度可达850~1200HV;渗层脆性低,有优良的耐磨性、耐疲劳性、抗咬合性、热稳定性和耐蚀性。

2)工艺温度低,且可不淬火,工件变形小。

3)处理时间短,经济性好。

4)设备简单,工艺易掌握。

存在的问题是:渗层浅,承受重载荷零件不宜采用。

氮碳共渗工艺也有气体、液体和固体氮碳共渗工艺。使用最多的是气体氮碳共渗工艺,尤其是以尿素、甲酰胺、三乙醇胺为渗剂的气体氮碳共渗为多。目前国内外采用比较多的是低温气体氮碳共渗。

固体氮碳共渗工艺较少应用。早期使用的液体氮碳共渗主要是在氰盐和氰酸盐溶液中进行。由于氰盐剧毒,公害严重,后来随着研究出许多新的渗剂,它就慢慢地被其他渗剂代替了。

气体氮碳共渗使用较广,其气源为C02+NH3,CO2与NH3的体积比为0.05:1。将工件置于密封的炉内通入气源进行处理,对冲裁模处理温度为530~540℃,时间为1.3~3.5h,氮碳共渗后出炉空冷,模具硬度为65~68HRC,比淬火、回火热处理工艺后的硬度提高4~5HRC。

典型举例1:球墨铸铁拉深凹模的氮碳共渗

球墨铸铁具有良好的润滑及减摩作用,氮碳共渗后,氮与铁结合生成氮铁化合物,表面形成硬度高的白亮层,而球墨则不与氮作用仍露于表面。氮化层具有良好的抗粘着磨损能力,因此选用球墨铸铁作模具材料,并氮碳共渗处理,可大大减少粘着磨损。

热处理工艺如下:

(1)正火经(900±10)℃保温后出炉空冷,(560±10)℃高温回火,处理后硬度为240~300HBW,此工艺为氮碳共渗作组织准备。

(2)氮碳共渗700℃加热保温4h,通入氨气量为600~700L/h,酒精70~75滴/min,炉内压力500~800Pa,氮碳共渗处理后,将模具从炉中取出放入盐水中急冷,提高基体硬度,并在氮化层附近获得铁氮系马氏体,可进一步提高模具寿命。

(3)回火在200℃回火1h以上。

经上述工艺处理后,氮化层深度为0.05 mm左右,硬度为760~850HV。

典型举例2:0406柴油过滤壳体二次拉深凹模,被拉深件的材料为厚度1.2mm的08冷轧钢板,由Φ66mm×51mm,拉深到Φ50mm×76mm,模具采用QT600-3球墨铸铁,加工工艺过程是:铸造→正火→高温回火→机械加工→氮碳共渗+盐水急冷→低温回火。经上述工艺加工后,凹模单次寿命为3100~3900件,总寿命>10000件。原采用Cr12淬火+低温回火(或镀铬),单次寿命仅有200~300件;采用GW50钢结硬质合金淬火+低温回火,单次寿命为600件,总寿命857件,以内孔严重粘模而失效。

典型举例3:灯壳凹模及压边圈,被拉深件材料为厚度1. 0mm的08冷轧钢板,将圆片料一次拉深完成,模具选用CrWMn制造,寿命较低,后改用球墨铸铁氮碳共渗处理的凹模后,单次寿命达3000件左右,总寿命达到33600件以上。

凹模在使用过程中,如发现寿命明显降低,可用细砂布将凹模打光,重新氮碳共渗后继续使用。

相关推荐