工模具钢表面处理工艺的种类

日期: 2017-09-29  来源:51模材网  点击数:  

  工模具钢工作时的磨损主要发生在表面。如何提高工模具的表面性能以提高使用寿命一直是模具研究的重点。常见有以下几种工艺,可提高工模具的表面硬度、耐磨性等,从而使工模具使用寿命提高几倍甚至几十倍。


  1. CVD表面处理法。


  CVD表面处理法是化学气相沉淀简称,是利用气相物质中的某些化学过程,将高熔点、高硬度金属及其碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和氧化物涂覆在工模具工作表面,形成与基体材料结合良好的硬质涂层,从而提高使用寿命。


  国内科研人员曾在Cr12、Cr12MoV、9CrSi 上用CVD工艺沉淀Ti(C,N)涂层的研究的工作,取得了良好效果。此外,金刚石作为最硬、导热率最高的材料,也可在沉积在WC-Co刀具上,且该类刀具抗热冲击性优良、加工精度高、寿命长、自润滑性良好,用途相当广泛。


  然而,CVD表面处理法涂覆的温度在1000℃以上,这使得高速钢不适宜采用此法,此外,CVD涂层膜有张力,对耐缺损会有不利影响,这方面还需要进一步研究。


  2. PVD表面处理法。


  PVD表面处理法是物理气相沉淀简称,是利用电能等物理方法使金属蒸发物产生离子进行涂  层,从而提高寿命。


  PVD表面处理法工艺处理温度控制在500℃以下,可作为最终处理工艺,适合高速工具钢刀具涂覆,可以大幅度提高刀具切削性能。此优点使该法的应用得到迅速推广,在工业发达国家高速钢复杂刀具的PVD涂层的比例高达90%。PVD表面处理法处理温度低,残余应力小,适合硬质合金精密复杂刀具涂覆,同时对环境不会造成不利影响。但PVD涂层存在着均匀性不如CVD涂层,涂层与基体的结合不太牢固,涂层硬度较低的缺点。


  3.化学热处理法。


  化学处理法的方法包括渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗金属等。即在碳、氮或金属气体气氛下,使元素原子渗入到钢表面层的从而使表面层高碳、高氮、高金属化,而芯部未做改变。表层形成的硬质涂层,可以提高工具钢显著提高寿命。


  在多种化学热处理法中,渗碳是最常见的一种,它能有效提高材料表面的耐磨性,且生产工艺简单,成本低,应用很广。该方法用于低碳钢或低碳合金钢的表面强化。可用于表面处理热作磨具3Cr2W8V、高速钢W18Cr4V、冷作模具钢C12MoV等,能明显提高性能。


  4.其余方法。


  此外,处于研究中的工模具钢表面处理工艺,还有刷镀、化学镀、盐浴渗钒、激光表面热处理等表面处理等。生产中都得到一定程度的应用。


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