【正文】 i、4Cr19Cr18等3）要求表面高耐磨，心部強(qiáng)度硬度高拋光性和電加工性能好用淬硬型T8A、T10A、9SiCr、CrWMn、Cr12MoV1或時(shí)效硬化型的4）制造透明塑料、要求有好的鏡面拋光性，高耐磨性，選用時(shí)效硬化型18Ni、PRC等5）對(duì)于模具型腔復(fù)雜，精度要求高和壽命要求長(zhǎng)的模具硬選用預(yù)硬型的40Cr、3C人M哦、4Cr5MoSiV5CrNiMnMoSCa、8Cr2MnWMoVS等根據(jù)生產(chǎn)批量選批量小、耐磨及使用壽命不高可選碳素鋼455等根據(jù)塑料件的尺寸大小和精度選精度要求高、高耐磨、批量大可用預(yù)硬鋼。根據(jù)塑料件形狀復(fù)雜程度和尺寸精度選。塑料模具的表面處理：（耐磨性和耐蝕性）鍍鉻（應(yīng)用最廣）滲碳 滲氮和氮碳共滲滲硼及其復(fù)合滲 TD法氣相沉積 熱噴涂 表面淬火 離子注入第七章化學(xué)熱處理：是指將工件放在一定的活性介質(zhì)中加熱，使金屬或非金屬元素?cái)U(kuò)散到工件表層中，同時(shí)改變工件的表面成分和組織的一種表面熱處理強(qiáng)化工藝二、分類：滲非金屬元素、滲金屬元素、滲金屬和非金屬元素三、化學(xué)熱處理的三個(gè)過程： 分解、吸附和擴(kuò)散四、化學(xué)熱處理對(duì)滲劑的要求 要有足夠的活性良好的安全 良好的工藝性 成本低滲碳的方法：： 固體、液體、氣體、真空和離子滲碳滲碳的目的及應(yīng)用：使工件表面具有較高的硬度和耐磨性，而心部具有較好的強(qiáng)韌性。（表面硬度：HRC5862，表面碳含量：%）主要用于熱塑性塑料模的注射模、機(jī)械零件齒輪滲碳鋼的化學(xué)成分特點(diǎn) 低碳 ：%~ %。主要目的是為了保證心部有良好的韌性。 2 合金化 常加入的合金元素有Mn、Cr、Ni、 Mo、 W、Si、V、Ti、B等。 （1）提高鋼材的淬透性，提高機(jī)件的強(qiáng)度和韌性；V、Ti可以細(xì)化奧氏體晶粒。（2）對(duì)滲碳工藝的影響 碳化物形成元素對(duì)滲碳的作用： （a）增大鋼表面吸收碳原子的能力； （b）增大滲碳層表面碳濃度； （c）阻礙碳在奧氏體中的擴(kuò)散。 前兩因素加速滲碳，有利于滲碳層的加厚，而后一因素不利于滲碳層的加厚。總的效果是鉻、錳、鉬等元素加大滲碳層的厚度，鎳、硅、銅、鈦減小滲碳層的厚度。碳化物形成元素含量過多，將在滲碳層中產(chǎn)生許多塊狀碳化物，造成表面脆性 典型滲碳用鋼：碳素滲碳鋼：120 合金滲碳鋼按淬透性的高低可分為： （1）低淬透性合金滲碳鋼 （20Cr、20Mn2等。 只用于制造受沖擊載荷較小的，且對(duì)于心部要求不高的小型滲碳件。（2）中淬透性合金滲碳鋼 （20CrMnTi、20Mn2TiB、20MnVB等。 （3）高淬透性合金滲碳鋼 （12Cr2Ni4A、15CrMn2SiMo、18Cr2Ni4WA、20Cr2Ni4A等。 滲碳鋼的熱處理特點(diǎn)：1 預(yù)先熱處理 合金滲碳鋼零件，在機(jī)械加工前的預(yù)先熱處理通常分兩步進(jìn)行，一步：正火，二步：退火（P型鋼）、高溫回火（M型鋼）正火的目的：細(xì)化晶粒，減少組織中的帶狀程度并調(diào)整好硬度，便于機(jī)械加工。經(jīng)過正火后的鋼材具有等軸狀晶粒。 對(duì)珠光體型鋼：通常用在800℃左右的一次退火代替正火，可得到相同的效果，即既細(xì)化晶粒又改善切削加工性能； 對(duì)馬氏體型鋼：則必須在正火之后，再在Ac1以下溫度進(jìn)行高溫回火，以獲得回火索氏體組織，這樣可使馬氏體型鋼的硬度由380~550HB降低到207~240HB，以順利地進(jìn)行切削加工 滲碳擴(kuò)散層的厚度決定于： （1）碳在奧氏體中的極限溶解度；（2）碳在奧氏體中的擴(kuò)散速度；（3）擴(kuò)散的時(shí)間X=k(Dt)1/2 非滲碳面防護(hù):（1）預(yù)留加工余量，；（2）鍍銅法；（3）涂層法：耐火泥、細(xì)砂、石棉粉、水玻璃；（4）堵孔法：耐火泥、石棉粉和水玻璃只需一次淬火：要求表面高硬度、高耐磨性外，對(duì)基體性能有較高要求主要用于滲碳后容易過熱的鋼種，如20Cr、20M需兩次淬火:第一次目的是細(xì)化心部組織并消除表面滲碳層中的網(wǎng)狀滲碳體；第二次目的是使表面獲得細(xì)小的馬氏體加粒狀碳化物組織，以滿足表面高性能的要求；最后進(jìn)行低溫回火起消除應(yīng)力、穩(wěn)定組織和穩(wěn)定尺寸的作用。 淬火和低溫回火后的組織： 滲碳表面：高碳回火馬氏體加細(xì)小的碳化物，硬度高（60~62HRC），耐磨性高非滲碳表面和基體部分（心部）： 低碳回火馬氏體—淬透性高的鋼種； 低碳回火馬氏體加貝氏體（40~48HRC）—淬透性中等的鋼種； 低碳回火屈氏體（25~40HRC）—淬透性小的鋼種滲氮: 滲氮俗稱氮化，是指在一定溫度下使活性氮原子滲入工件表面的熱處理工藝。其目的是提高零件表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、熱硬性和耐蝕性等。常用的滲氮方法有氣體滲氮、離子滲氮、氮碳共滲（軟氮化）等。生產(chǎn)中應(yīng)用較多的是氣體滲氮。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：明顯提高零件疲勞強(qiáng)度和耐磨性； 具有對(duì)水、油等介質(zhì)的耐腐蝕的能力； 零件的變形量很??；氮化層在較高的溫度仍能保持其硬度；高硬度HV9501100～HRC6572；高耐磨性；高的疲勞強(qiáng)度；紅硬性高；滲氮溫度低，變形??；耐蝕性高；但氣體滲氮時(shí)間長(zhǎng)（50100h），滲層?。ǎ怏w 氮化用鋼：38CrMoAl、Cr13Cr2W8V、5CrNiMo、 4Cr5MoSiV、Cr12MoV 中碳的鉻鉬鋁鋼，應(yīng)有氮化物形成元素（1）滲氮件的制造工藝路線：下料→熱鍛→退火→切削加工→淬火回火→精加工→退火→氮化→研磨（注意各熱加工的作用及熱處理后的組織）（2）非氮化面的防護(hù) :a、鍍錫； b、涂層（水玻璃+石墨粉）（3）氮化工藝參數(shù): a、溫度： 480570℃，通常在510560℃。 b、時(shí)間：氣體氮化時(shí)間，幾十至幾百小時(shí)；離子氮化時(shí)間短些(）氮化方法有三種：等溫氮化、二段氮化、三段氮化根據(jù)測(cè)定維氏硬度時(shí)滲氮層表面壓痕的平整程度來評(píng)定，分14級(jí)，有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。氮化層深度檢查 有斷口法、金相法、硬度法和淬火法應(yīng)用：通常用于壓鑄模、塑料膜等氣體氮化的不足：需用專門的鋼種，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，費(fèi)用高離子氮化:離子滲氮是在一定的真空度下，利用陰極（工件）和陽極間產(chǎn)生輝光放電，使工件加熱并在工件表面形成擴(kuò)散層或覆蓋層的表面化學(xué)熱處理。離子滲氮的特點(diǎn)：滲速快，生產(chǎn)周期短；滲氮質(zhì)量高；工件變形??；對(duì)材料的適用性強(qiáng)；不需外加熱源；成本高，對(duì)模具表面有小孔或溝槽的區(qū)域或復(fù)雜的零件強(qiáng)化效果不好。應(yīng)用：對(duì)冷熱模具均使用，主要用于壓鑄模和熱擠壓模，如3Cr2W8V鋼制的壓鑄模和熱擠壓模氣體軟氮化: 氣體軟氮化是碳、氮原子同時(shí)滲入工件的表面但以滲氮為主的一種表面強(qiáng)化工藝特點(diǎn)：溫度低；變形小；速度快；不受鋼種限制；形成以εFe3N為主的氮化物層，熱性高，脆性??；但硬度低，深層?。ǎ?。應(yīng)用：用于承受較小載荷的壓鑄模、熱擠壓模、錘鍛模、沖壓模和塑料膜滲硼:將金屬材料置于含硼的介質(zhì)中，經(jīng)過加熱靠他們之間的化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)使硼原子滲入材料表層形成硼化物的工藝過程。滲硼件的特點(diǎn)：形成FeB和Fe2B組織或單相的Fe2B；硼化物層硬度HV12002000；耐磨性高；紅硬性高；抗高溫氧化性好。但滲硼溫度高，時(shí)間長(zhǎng)，工件變形大，滲硼層脆性大，易剝落；不受鋼種的限制，但滲硼鋼中Si含量應(yīng)小于1%應(yīng)用：用于高耐磨性要求、高溫或腐蝕介質(zhì)中工作的模具，但不適應(yīng)承受嚴(yán)重沖擊和尺寸精度要求高的模具。216。 滲硼層的組織特點(diǎn)：滲鵬時(shí)間：δ= 由表及里分別為：FeB→Fe2B→過渡區(qū)→基體組織，硼化物呈齒狀或指狀插入基體。固體滲硼（粉末固體滲硼）滲硼劑：由供硼劑、活化劑和填充劑組成。供硼劑：硼鐵、碳化硼、脫水硼砂或硼酐?；罨瘎悍鹚徕?、氟硅酸鈉、氟鋁酸鈉等填充劑：碳化硅、氧化鋁、活性炭和木炭等滲硼層的質(zhì)量檢查: FeB→Fe2B→過渡層或擴(kuò)散層→基體滲硼層的表面外觀檢查:有無粘附硬殼（鹽浴滲硼）、局部是否有熔化（電解滲硼）、裂紋（電流過大或冷速過快）、剝落（Fe2B+FeB或滲層過厚)、表面浸蝕（電解滲硼）。金相組織檢查:（1）用4%硝酸酒精溶液顯示基體組織、過渡層、和硼化物層（白亮色），但不能區(qū)分FeB和Fe2B（2）用三鉀試劑即（PPP）試劑，60℃浸蝕10s或室溫浸蝕1015min顯示FeB和Fe2B， FeB呈褐色， Fe2B呈黃色，時(shí)間長(zhǎng)， FeB呈淺藍(lán)， Fe2B呈棕色。三鉀試劑：1克黃血鹽，10克赤血鹽，30克氫氧化鉀，100克水。滲金屬:將工件加熱到適當(dāng)溫度，使金屬元素?cái)U(kuò)散并滲入鋼件表層的化學(xué)熱處理工藝。方法：直接擴(kuò)散法和覆層擴(kuò)散法。直接擴(kuò)散法即將模具直接放置于固體、液體或氣體的滲金屬介質(zhì)中進(jìn)行加熱并形成擴(kuò)散層。覆層擴(kuò)散法是將欲滲的金屬，用電鍍或噴涂、熱浸鍍等方法覆蓋在金屬基體的表面然后加熱擴(kuò)散形成滲層。主要有滲鉻、滲釩等滲鉻目的：提高工件的耐磨性、耐蝕性和高溫抗氧化性。用普通的鋼材代替昂貴的不銹鋼和耐熱鋼。滲金屬的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：成本低，滲入金屬元素形成碳化物或其他化合物，降低摩擦系數(shù)，提高其抗咬合性，耐磨性耐蝕性和耐熱性，與滲硼比，滲層硬度更高，脆性更小。缺點(diǎn)：處理溫度高（9501050℃），保溫時(shí)間長(zhǎng)，工件變形大。（滲金屬目前面臨的難題）碳化物表面被覆處理:三種：鹽浴被覆處理（TD）法，化學(xué)氣相沉積（CVD）和物理氣相沉積（PVD）。強(qiáng)化的機(jī)理:在模具或工件表面形成堅(jiān)實(shí)的碳化物層，以提高其表面硬度和耐磨性化學(xué)氣相沉積(CVD法)：高溫下將爐內(nèi)金屬抽成真空或通入氫氣，并導(dǎo)入反應(yīng)氣體，以通過化學(xué)反應(yīng)在金屬表面形成金屬間化合物。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：涂層形成是通過氣相的化學(xué)反應(yīng)形成的；涂層的形核及長(zhǎng)大是在基體表面進(jìn)行的；所有涂層的反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，所需熱量均靠熱輻射或感應(yīng)加熱供給；%；不受模具形狀控制。缺點(diǎn)：溫度高，變形大；氫氣易爆炸，且可能引起工件的清脆；HCl有公害。物理氣相沉積（PVD法）概念：在真空條件下，將金屬汽化成成原子、分子或電離成離子沉積到工件表面。強(qiáng)化機(jī)理：用物理方法將浴涂覆的物質(zhì)涂覆在模具或工件表面以提高表面硬度及耐磨性的一種表面強(qiáng)化處理技術(shù)。方法： 真空蒸鍍、真空濺射和離子鍍。高能量密度表面淬火：在金屬材料表面施以極高的能量，使之發(fā)生物理化學(xué)變化達(dá)到強(qiáng)化金屬表面的目的。加熱特點(diǎn)：加熱速度快；可獲得超細(xì)晶粒度；能進(jìn)行表面快速熔化和合金化，在極短時(shí)間內(nèi)可獲得用一般熱處理十幾小時(shí)才能達(dá)到的金屬滲層；能進(jìn)行表面上釉處理，獲得高耐蝕性及耐磨性的非晶態(tài)或微晶組織；能進(jìn)行表面涂層強(qiáng)化。分類： 根據(jù)采用的能源不同：激光束表面淬火；離子束表面淬火；電子束表面淬火；太陽能表面淬火；電火花表面淬火。激光束表面淬火。 激光束是一種亮度極高、單色性和方向性極強(qiáng)的光源。 激光束表面強(qiáng)化的特點(diǎn)：加熱速度極快，淬火不需要冷卻劑(即可實(shí)現(xiàn)自淬火）；可實(shí)現(xiàn)局部選擇性淬火；工件幾乎不發(fā)生變形；可利用激光加熱進(jìn)行局部合金化處理；無公害，勞動(dòng)條件好，節(jié)能。離子束表面強(qiáng)化:離子束表面強(qiáng)化是指在真空中，利用離子轟擊進(jìn)行鍍膜或處理的方法。有離子鍍、濺射鍍和離子注入。特點(diǎn)：處理溫度低，變形小，表面光亮，無污染，鍍層純度高、密實(shí)、孔隙少，鍍層附著力強(qiáng)，應(yīng)用較廣泛，但投資大，高新技術(shù)含量大形變強(qiáng)化:分類：分為噴丸強(qiáng)化、滾壓強(qiáng)化和擠壓強(qiáng)化形變強(qiáng)化的原理: 一方面，形變產(chǎn)生加工硬化，使工件耐磨性提高，另一方面，以上方式的形變引入壓應(yīng)力，并使表面質(zhì)量提高從而提高工件的疲勞壽命42 / 42