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模具的氮碳共滲熱處理方法

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氮碳共滲工藝是在液體滲氮基礎上發(fā)展起來(lái)的。早期氮碳共滲是在含氮化物的鹽浴中進(jìn)行的。由于處理溫度低,一般為500~600℃,過(guò)程以滲氮為主,滲碳為輔,所以又稱(chēng)為軟氮化。

氮碳共滲工藝的優(yōu)點(diǎn):

1)氮碳共滲層硬度高,碳鋼氮碳共滲處理后滲層硬度可達570~680HV,模具鋼、高速鋼、滲氮鋼共滲后硬度可達850~1200HV;滲層脆性低,有優(yōu)良的耐磨性、耐疲勞性、抗咬合性、熱穩定性和耐蝕性。

2)工藝溫度低,且可不淬火,工件變形小。

3)處理時(shí)間短,經(jīng)濟性好。

4)設備簡(jiǎn)單,工藝易掌握。

存在的問(wèn)題是:滲層淺,承受重載荷零件不宜采用。

氮碳共滲工藝也有氣體、液體和固體氮碳共滲工藝。使用最多的是氣體氮碳共滲工藝,尤其是以尿素、甲酰胺、三乙醇胺為滲劑的氣體氮碳共滲為多。目前國內外采用比較多的是低溫氣體氮碳共滲。

固體氮碳共滲工藝較少應用。早期使用的液體氮碳共滲主要是在氰鹽和氰酸鹽溶液中進(jìn)行。由于氰鹽劇毒,公害嚴重,后來(lái)隨著(zhù)研究出許多新的滲劑,它就慢慢地被其他滲劑代替了。

氣體氮碳共滲使用較廣,其氣源為C02+NH3,CO2與NH3的體積比為0.05:1。將工件置于密封的爐內通入氣源進(jìn)行處理,對沖裁模處理溫度為530~540℃,時(shí)間為1.3~3.5h,氮碳共滲后出爐空冷,模具硬度為65~68HRC,比淬火、回火熱處理工藝后的硬度提高4~5HRC。

典型舉例1:球墨鑄鐵拉深凹模的氮碳共滲

球墨鑄鐵具有良好的潤滑及減摩作用,氮碳共滲后,氮與鐵結合生成氮鐵化合物,表面形成硬度高的白亮層,而球墨則不與氮作用仍露于表面。氮化層具有良好的抗粘著(zhù)磨損能力,因此選用球墨鑄鐵作模具材料,并氮碳共滲處理,可大大減少粘著(zhù)磨損。

熱處理工藝如下:

(1)正火經(jīng)(900±10)℃保溫后出爐空冷,(560±10)℃高溫回火,處理后硬度為240~300HBW,此工藝為氮碳共滲作組織準備。

(2)氮碳共滲700℃加熱保溫4h,通入氨氣量為600~700L/h,酒精70~75滴/min,爐內壓力500~800Pa,氮碳共滲處理后,將模具從爐中取出放入鹽水中急冷,提高基體硬度,并在氮化層附近獲得鐵氮系馬氏體,可進(jìn)一步提高模具壽命。

(3)回火在200℃回火1h以上。

經(jīng)上述工藝處理后,氮化層深度為0.05 mm左右,硬度為760~850HV。

典型舉例2:0406柴油過(guò)濾殼體二次拉深凹模,被拉深件的材料為厚度1.2mm的08冷軋鋼板,由Φ66mm×51mm,拉深到Φ50mm×76mm,模具采用QT600-3球墨鑄鐵,加工工藝過(guò)程是:鑄造→正火→高溫回火→機械加工→氮碳共滲+鹽水急冷→低溫回火。經(jīng)上述工藝加工后,凹模單次壽命為3100~3900件,總壽命>10000件。原采用Cr12淬火+低溫回火(或鍍鉻),單次壽命僅有200~300件;采用GW50鋼結硬質(zhì)合金淬火+低溫回火,單次壽命為600件,總壽命857件,以?xún)瓤讎乐卣衬6А?/p>

典型舉例3:燈殼凹模及壓邊圈,被拉深件材料為厚度1. 0mm的08冷軋鋼板,將圓片料一次拉深完成,模具選用CrWMn制造,壽命較低,后改用球墨鑄鐵氮碳共滲處理的凹模后,單次壽命達3000件左右,總壽命達到33600件以上。

凹模在使用過(guò)程中,如發(fā)現壽命明顯降低,可用細砂布將凹模打光,重新氮碳共滲后繼續使用。

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