【正文】 i、4Cr19Cr18等3）要求表面高耐磨，心部強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，選用時效硬化型18Ni、PRC等5）對于模具型腔復雜，精度要求高和壽命要求長的模具硬選用預硬型的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、批量大可用預硬鋼。根據(jù)塑料件形狀復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（應用最廣）滲碳 滲氮和氮碳共滲滲硼及其復合滲 TD法氣相沉積 熱噴涂 表面淬火 離子注入第七章化學熱處理：是指將工件放在一定的活性介質中加熱，使金屬或非金屬元素擴散到工件表層中，同時改變工件的表面成分和組織的一種表面熱處理強化工藝二、分類：滲非金屬元素、滲金屬元素、滲金屬和非金屬元素三、化學熱處理的三個過程： 分解、吸附和擴散四、化學熱處理對滲劑的要求 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、機械零件齒輪滲碳鋼的化學成分特點 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，提高機件的強度和韌性；V、Ti可以細化奧氏體晶粒。（2）對滲碳工藝的影響 碳化物形成元素對滲碳的作用： （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?？偟男Ч倾t、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：1 預先熱處理 合金滲碳鋼零件，在機械加工前的預先熱處理通常分兩步進行，一步：正火，二步：退火（P型鋼）、高溫回火（M型鋼）正火的目的：細化晶粒，減少組織中的帶狀程度并調整好硬度，便于機械加工。經(jīng)過正火后的鋼材具有等軸狀晶粒。 對珠光體型鋼：通常用在800℃左右的一次退火代替正火，可得到相同的效果，即既細化晶粒又改善切削加工性能； 對馬氏體型鋼：則必須在正火之后，再在Ac1以下溫度進行高溫回火，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，以順利地進行切削加工 滲碳擴散層的厚度決定于： （1）碳在奧氏體中的極限溶解度；（2）碳在奧氏體中的擴散速度；（3）擴散的時間X=k(Dt)1/2 非滲碳面防護:（1）預留加工余量，；（2）鍍銅法；（3）涂層法：耐火泥、細砂、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；最后進行低溫回火起消除應力、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)中應用較多的是氣體滲氮。特點：優(yōu)點：明顯提高零件疲勞強度和耐磨性； 具有對水、油等介質的耐腐蝕的能力； 零件的變形量很小；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；高的疲勞強度；紅硬性高；滲氮溫度低，變形??；耐蝕性高；但氣體滲氮時間長（50100h），滲層?。ǎ怏w 氮化用鋼：38CrMoAl、Cr13Cr2W8V、5CrNiMo、 4Cr5MoSiV、Cr12MoV 中碳的鉻鉬鋁鋼，應有氮化物形成元素（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 :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、時間：氣體氮化時間，幾十至幾百小時；離子氮化時間短些(）氮化方法有三種：等溫氮化、二段氮化、三段氮化根據(jù)測定維氏硬度時滲氮層表面壓痕的平整程度來評定，分14級，有國家標準。氮化層深度檢查 有斷口法、金相法、硬度法和淬火法應用：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，費用高離子氮化: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散層或覆蓋層的表面化學熱處理。離子滲氮的特點：滲速快，生產(chǎn)周期短；滲氮質量高；工件變形?。粚Σ牧系倪m用性強；不需外加熱源；成本高，對模具表面有小孔或溝槽的區(qū)域或復雜的零件強化效果不好。應用：對冷熱模具均使用，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、氮原子同時滲入工件的表面但以滲氮為主的一種表面強化工藝特點：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，脆性小；但硬度低，深層?。ǎ茫河糜诔惺茌^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中，經(jīng)過加熱靠他們之間的化學或電化學反應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：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，時間長，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含量應小于1%應用：用于高耐磨性要求、高溫或腐蝕介質中工作的模具，但不適應承受嚴重沖擊和尺寸精度要求高的模具。216。 滲硼層的組織特點：滲鵬時間：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量檢查: FeB→Fe2B→過渡層或擴散層→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，時間長， FeB呈淺藍， 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:將工件加熱到適當溫度，使金屬元素擴散并滲入鋼件表層的化學熱處理工藝。方法：直接擴散法和覆層擴散法。直接擴散法即將模具直接放置于固體、液體或氣體的滲金屬介質中進行加熱并形成擴散層。覆層擴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。滲金屬的特點優(yōu)點：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：處理溫度高（9501050℃），保溫時間長，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，化學氣相沉積（CVD）和物理氣相沉積（PVD）。強化的機理:在模具或工件表面形成堅實的碳化物層，以提高其表面硬度和耐磨性化學氣相沉積(CVD法)：高溫下將爐內金屬抽成真空或通入氫氣，并導入反應氣體，以通過化學反應在金屬表面形成金屬間化合物。特點：優(yōu)點：涂層形成是通過氣相的化學反應形成的；涂層的形核及長大是在基體表面進行的；所有涂層的反應均為吸熱反應，所需熱量均靠熱輻射或感應加熱供給；%；不受模具形狀控制。缺點：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。強化機理：用物理方法將浴涂覆的物質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化處理技術。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)生物理化學變化達到強化金屬表面的目的。加熱特點：加熱速度快；可獲得超細晶粒度；能進行表面快速熔化和合金化，在極短時間內可獲得用一般熱處理十幾小時才能達到的金屬滲層；能進行表面上釉處理，獲得高耐蝕性及耐磨性的非晶態(tài)或微晶組織；能進行表面涂層強化。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的光源。 激光束表面強化的特點：加熱速度極快，淬火不需要冷卻劑(即可實現(xiàn)自淬火）；可實現(xiàn)局部選擇性淬火；工件幾乎不發(fā)生變形；可利用激光加熱進行局部合金化處理；無公害，勞動條件好，節(jié)能。離子束表面強化:離子束表面強化是指在真空中，利用離子轟擊進行鍍膜或處理的方法。有離子鍍、濺射鍍和離子注入。特點：處理溫度低，變形小，表面光亮，無污染，鍍層純度高、密實、孔隙少，鍍層附著力強，應用較廣泛，但投資大，高新技術含量大形變強化:分類：分為噴丸強化、滾壓強化和擠壓強化形變強化的原理: 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力，并使表面質量提高從而提高工件的疲勞壽命42 / 42