【正文】 最后一道工序。為使工件心部具有必要的性能，消除加工應力，減小滲氮過程的變形，以及為獲得最好的滲氮層性能作組織準備，模具在滲氮前一般都需要進行預備熱處理，即進行調質處理，以獲得回火索氏體組織。由于熱作模具鋼的滲氮僅是提高表面耐磨性，為了不影響模具的整體性能，滲氮溫度一般不超過調質處理的回火溫度，一般為500570℃.對形狀復雜的精密模具，在機械加工后進行12次消除應力處理，以減少滲氮過程中的變形。處理溫度應低于回火溫度，以免降低模具硬度。脫碳層將導致滲氮后脆性增加及硬度不足等缺陷，為此模具在預備熱處理前應有足夠的加工余量，以保證機械加工時將脫碳層全部去除。為使?jié)B氮過程順利進行，模具在裝爐前要用汽油或酒精等去油、脫脂，經過清洗后表面不能有銹蝕及臟物。如果模具某些部位不需滲氮，可用涂料方法防滲。為了檢查滲氮質量，可在滲氮罐的適當部位，放置與模具同材質，并經過預備熱處理的試樣，便于檢查滲氮層深度、表面硬度和金相組織。2） 滲氮介質及設備滲氮用氨氣采用工業(yè)合成液氨。滲氮可在密封的箱式或井式爐中進行。氨氣由液氨瓶經過流量計、干燥箱進入滲氮罐，罐要求密封，罐內溫度及氣流應盡可能均勻。用氨氣分解率測定計測量廢氣中氮和氫的體積與廢氣總體積之比，用以表示氨分解的程度。3） 滲氮工藝參數滲氮溫度一般在500570℃，滲氮時間根據模具滲氮層深度的要求確定。根據經驗，滲氮溫度為510℃時，滲層深度≤， 。從生產實踐中不難看出，溫度對滲氮層表面硬度及層深得影響顯著。溫度越低，滲氮層表面硬度越高，滲層越淺，變形量越??；反之溫度越高，滲氮層硬度降低，層深增加，變形量增大。同時滲氮后的硬度不僅取決于溫度，還與氨的分解率有關。滲氮時間取決于所要求的滲氮深度及滲氮溫度。由于滲氮是在較低溫度下進行的，滲氮速率很低。與滲碳相比，滲氮層深度淺（），過深得滲氮層深度需要更長時間的滲氮。4） 熱處理生產常用的3種滲氮方法（1）一段滲氮法，又稱等溫滲氮法。在滲氮過程中滲氮溫度和氨分解率保持不變，滲氮溫度一般為450530℃.適用于要求高硬度、低變形的淺層滲氮，滲層氮含量分布變化明顯。（2）二段滲氮法。第一階段采用較低的滲氮溫度和較低的氨分解率，使工件表層先形成彌散度高的高硬度合金氮化物層；第二階段再稍微提高滲氮溫度和氨分解率，使氮的擴散速度加快，以便縮短滲氮時間。二段滲氮法處理的工件變形稍大，硬度梯度較平緩，但滲速較快廠生產周期較短。（3）三段滲氮法。它是在二段滲氮法的基礎上再增加一個低溫階段，可以適當提高氨分解率，以減少模具表層的高氮脆性或者采取與第一階段相同的氨分解率，以補充模具表面氮含量的消耗。為了減小滲氮層的脆性，在滲氮結束前23h應進行退氮處理，即將氨分解率提高至90%以上。離子滲氮是在離子滲氮爐中進行的。在一定的真空度下，利用工件（陰極）和陽極間產生的輝光放電現象進行的，所以又叫輝光離子滲氮。將工件置于離子滲氮爐（見圖517）中的托盤上，以工件為陰極，以爐壁為陽極，通入400750V的直流電，氨氣被電離成氮和氫的正離子及電子，這時工件表面形成一層輝光。具有高能量的氮離子以很大速度轟擊工件表面，將動能轉變?yōu)闊崮?，使工件表面溫度升高?50650℃；同時氮離子在陰極上獲得電子后，還原成氮原子而滲入工件表面，并向內擴散形成滲氮層。離子滲氮的主要工藝參數有：（1） ；（2） 氣體壓力常用為266798Pa；（3） ；（4） 輝光電壓。加熱電壓為550750V，保溫階段電壓適當比加熱電壓略低，通常為550650V，形狀簡單去650V，形狀復雜去550V；（5） 滲氮溫度。一般取450600℃，但即使在400℃以下也能進行滲氮處理；（6） 極間距離。一般以3070mm較為合適；（7） 滲氮時間。根據滲氮模具材料、滲氮層厚度和硬度選擇合適時間。圖517 鐘罩式離子滲氮爐離子滲氮速度快（獲得同樣深度的滲層只需氣體滲氮時間的1/41/2），滲層韌性最好、模具變形小，是目前比較普及的一種滲氮工藝。離子滲氮廣泛應用于處理熱鍛模、冷擠壓模、壓鑄模、冷沖模，模具使用壽命大大提高。（三）碳氮共滲與氮碳共滲模具鋼的碳氮共滲是在鋼件表層同時滲入碳、氮的熱處理過程。但碳氮共滲是以滲碳為主，而氮碳共滲是以滲氮為主。與單一滲碳相比，碳氮共滲有許多優(yōu)點，主要是提高了模具工件的表面硬度、耐磨性和疲勞極限；并且由于碳氮共滲溫度較滲碳溫度低，因而滲碳過程中奧氏體晶粒較細小，共滲后一般可直接淬火。其碳氮共滲簡化了生產工序，節(jié)約能源，并減少了模具的變形。碳氮共滲根據使用介質物理狀況的不同，可以分為氣體碳氮共滲、液體碳氮共滲、固體碳氮共滲三類；根據共滲溫度的不同，又可分為低溫（500600℃）、中溫（700800℃）和高溫（900950℃）三種。其中低溫碳氮共滲即目前廣泛應用的軟氮化法，其表層主要以滲氮為主，用以提高模具零件的表面耐磨性和抗咬合性。中溫碳氮共滲，其目的與滲碳相似，主要是提高模具零件的表面硬度，與滲碳相比，將使零件具有更好的耐磨性和抗疲勞性能。高溫碳氮共滲，以滲碳為主。中溫氣體碳氮共滲和低溫碳氮共滲在我國熱處理廠家中應用較廣。生產中應用較廣的是中溫氣體碳氮共滲，其共滲的介質是滲碳和滲氮用的混合氣體。生產中最常用的方法是在井式氣體滲碳爐中滴入煤油（或甲苯、丙酮等），使其熱分解出滲碳氣體，同時向爐內通入滲氮用得氨氣。在共滲溫度下，煤氣與氨氣除了單獨進行滲碳和滲氮作用外，它們相互之間還可以發(fā)生化學反應產生活性碳、氮原子。此外，有得工廠采用滲碳富化氣（甲烷、丙烷、城市煤氣等）＋氨、三乙醇胺、丙酮＋甲醇＋尿素等作為共滲劑。氣體碳氮共滲所用的鋼種大多為低碳或中碳的碳鋼及合金鋼，中溫共滲溫度常采用820870℃.氣體碳氮共滲等溫碳、氮含量主要取決于共滲溫度。共滲溫度越高，共滲層的碳含量越高，氮含量越低；反之，共滲溫度越低，共滲層的碳含量越低，氮含量越高。氣體碳氮共滲的主要特點是：（1）氣體碳氮共滲的力學性能綜合了滲碳和滲氮的優(yōu)點?？蓾B碳相比表面硬度高、耐磨性好，同時還具有一定的抗蝕性，以及由于共滲層存在殘余壓應力而提高了鋼的疲勞極限；與滲氮相比，共滲層深度深，表面脆性小。 （2）由于氮的滲入提高了滲層的淬透性，共滲后可用比滲碳溫度低及較緩冷速介質淬火，減少了模具的變形，而且奧氏體晶粒比滲碳細，提高了模具鋼的心部韌性。 （3）氣體碳氮共滲速度大于單獨滲碳或單獨滲氮的速度，縮短了生產周期。碳氮共滲適用于基體具有良好韌性，而表面硬度高、耐磨性好的模具零件，如塑料模及沖裁模中的凸模及凹模等零件。2. 氮碳共滲（軟氮化）生產上把以滲氮為主的氣體氮碳共滲工藝稱為氣體軟氮化。常用的共滲介質有氨加醇類液體（甲醇、乙醇）以及尿素、甲酰胺和三乙醇胺等，它們在一定溫度下會發(fā)生熱分解反應，產生活性氮、碳原子?；钚缘?、碳原子被工件表面吸收，通過擴散滲入工件表層，從而獲得以氮為主的氮碳共滲層。氣體氮碳共滲的常用溫度為560570℃，時間為25h。圖518所示為3Cr2W8V鋼和Cr12MoV鋼模具進行尿素氣體低溫氮碳共滲的工藝曲線。（a）(b)圖518 尿素氣體低溫氮碳共滲工藝曲線（a）3Cr2W8V鋼。(b) Cr12MoV鋼 氮碳共滲不但賦與工件耐磨損、耐疲勞、抗咬合和擦傷的性能，而且處理時間短、溫度低、變形小、不受鋼種限制，適用于碳素鋼、合金鋼、鑄鐵及粉末冶金等材料，可以對模具、量具、刃具以及耐磨零件進行處理，并獲得良好的效果。氣體軟氮化的工藝參數是軟氮化溫度和時間以及滲入介質的活性和加入量，這些參數同樣根據模具的技術要求來選擇。軟氮化的溫度通常為530580℃，在570℃左右，氮在а相中具有最大溶解度。對于如高速鋼和高鉻模具鋼，為保持工件整體的強度和熱硬性，軟氮化溫度不能超過其回火溫度。軟氮化時間在16h范圍。軟氮化后的工件一般采用快冷（油冷）?？炖洳粌H使?jié)B氮件表面色澤好，而且能進一步提高零件的疲勞強度。對變形要求小的工件，軟氮化后應當緩冷。目前，熱處理廠氣體軟氮化的介質主要是：50%氨氣＋50%吸熱型氣體。（四）滲硫及硫氮共滲 模具滲硫具有摩擦系數小、耐磨性好、抗咬合性高、抗擦傷力強等特點。滲硫方法可按介質的物理狀態(tài)分為熔鹽滲硫和氣體滲硫，目前在生產中應用最多的是低溫、鹽浴電解滲硫，模具淬火后經低溫電解滲硫后仍能保持高硬度，模具變形較小。硫氮共滲是提高模具鋼、高速鋼、結構鋼零件表面耐磨性的一種低溫化學熱處理工藝，低溫硫氮共滲在滲氮爐內進行，滲劑為氨（體積分數為30%50%）和硫化氫（%），共滲溫度540560℃，共滲時間為13h。此工藝在模具上使用后，模具壽命有明顯提高。（五）滲硼處理滲硼可以使模具表面獲得很高的硬度（1500HV2000HV），因而能顯著地提高模具的表面硬度、耐磨性和耐蝕能力，是一種提高模具使用壽命的有效方法。例如Cr12MoV鋼制冷鐓六方螺母凹模，經一般熱處理后，使用壽命為30005000千件，經滲硼處理后，可提高到5萬10萬件。另外，滲硼層熱穩(wěn)定性好，在800℃以下能保持高硬度，耐腐蝕性能和抗氧化性能較好。按所用介質的物理狀態(tài)，滲硼可分為固體滲硼（粉末法）、鹽浴滲硼法、膏劑滲硼、氣體滲硼和電解滲硼等。1. 固體滲硼法（粉末法）把工件埋在含硼的粉末中，并在大氣、真空或保護氣氛條件下加熱至8501050℃，保溫35h。滲硼劑可以用無定形硼、硼鐵、硼氟酸鈉、碳化硼、無水硼砂等含硼物質，并配制適量的氧化鋁和氯化氨等制成。也可以把滲硼劑噴于工件上或制成膏狀涂覆在工件表面，然后用感應加熱使之在短時間內擴散，獲得一定的硼化物滲層。固體滲硼的設備較為簡便，適于處理大型模具。固體滲硼的缺點是：滲硼速度較慢；碳化硼、硼鐵粉等價格昂貴；熱擴散時間較長，且溫度高，滲層淺等。2. 鹽浴滲硼法這種