汽车零件热处理技术与表面强化方法益于应用

2023-08-18 理论教育版权反馈

【摘要】：表8-4为模具采用不同的表面强化处理方法后性能的比较。表面强化处理按目的和作用可分为两大类:1)表层化学成分与组织结构改变型。模具表面强化处理的主要方法见表8-5，模具表面强化处理的分类见表8-6，模具表面强化处理工艺应用及实例见表8-7。综上所述，模具的真空热处理具有防止氧化、脱碳，可进行光亮处理，能够脱气，可改善韧性等特点，需要提醒的是应注意合金元素的挥发。

模具表面强化处理方法一般有下列三类:第一种是不改变材料表面化学成分的方法，如感应淬火、火焰淬火、电子束相变硬化、相变硬化和加工硬化等；第二种是改变表面成分的方法，如渗碳、渗氮、渗硼、渗硫、碳氮共渗、氮碳共渗、硫碳氮共渗、渗铬以及TD法和离子注入等；第三种是在表面形成沉积的方法，有镀金属、堆焊、电火花强化、化学气相沉积（VCD)和物理沉积（PVD)等。表8-4为模具采用不同的表面强化处理方法后性能的比较。

表面强化处理按目的和作用可分为两大类:

1)表层化学成分与组织结构改变型。用以提高表面的力学性能和物化性能，如渗碳、渗氮、氮碳共渗或碳氮共渗、渗铬、渗硼等。

2)表层物质保护型。保护基体并具有美观作用，提高模具表面的物化性能，如渗氮、渗硫、磷化、堆焊、镀铬、超硬化合物沉积、电火花表面强化等。

表8-1 模具的失效与原因

表8-2常见冷作模具钢的分类与主要钢种

表8-3常用热作模具钢的分类与钢种

表8-4模具采用不同的表面强化处理方法后性能的比较

表面强化处理按处理的温度可分为低温、中温和高温三大类。镀铬、发蓝、磷化、低温电解渗硫等属于低温处理，温度低于300℃；渗氮、氮碳共渗、发蓝或蒸汽处理等属于中温处理，处理温度为450～600℃；渗铬、渗硼、渗碳、碳氮共渗、碳氮硫三元共渗、铬铝硅三元共渗、CVD和PVD处理、TD处理、电火花表面强化、堆焊等属于高温处理，处理温度大多在750℃以上。

表面强化处理按原理可分为化学热处理、表面涂覆处理和表面加工强化处理，渗碳、渗氮、渗铬和渗硼以及多元共渗属于化学热处理，改变了化学成分；堆焊、镀硬铬、超硬化合物涂层属于表面涂覆处理；喷丸与火焰淬火属于表面加工强化处理，不改变化学成分。模具表面强化处理的主要方法见表8-5，模具表面强化处理的分类见表8-6，模具表面强化处理工艺应用及实例见表8-7。

表8-5模具表面强化处理的主要方法

表8-6模具表面强化处理的分类

表8-7模具表面强化处理工艺应用及实例

对于要求高精度、尺寸和力学性能稳定的模具，常采用无氧化脱碳的真空热处理，经过处理的模具具有变形小、表面光洁、疲劳强度高、韧性高和使用寿命长等特点，达到了热处理后加工余量几乎为零的理想状态，可将热处理后的加工余量减少2/3，这有助于缩短模具的生产周期，降低制造成本。

随着真空热处理技术和真空热处理设备的发展，特别是20世纪90年代以来真空热处理新工艺、新技术得到了推广与应用，从航天和国防领域率先使用真空热处理，到精密刀具和模具的热处理技术的开发，实现了热处理零件表面不氧化、不脱碳、淬火变形小、表面硬度均匀、钢的断裂韧度提高，零件的使用寿命提高数倍到几十倍，已经成为必不可少的重要技术。

真空热处理的特点如下:有脱气作用，可改善模具的韧性，模具可获得高的表面质量，模具的变形小，无公害，但会产生合金元素的挥发。

综上所述，模具的真空热处理具有防止氧化、脱碳，可进行光亮处理，能够脱气，可改善韧性等特点，需要提醒的是应注意合金元素的挥发。

目前真空热处理炉的制造技术已经成熟，制造和加工装配等工艺手段可确保设备的各项技术指标的实现，从真空油淬到真空负压淬火是第一代技术，20世纪90年代研制了高压真空气淬炉（压力达0.5～2MPa)，可进行高速工具钢、高碳高合金钢、低合金工具钢等的淬火，同时国外开始进行真空硝盐淬火炉、真空盐水与碱水淬火炉等的制造，以满足不同材质的热处理需要，真空热处理技术具有广阔的前景。目前应用较多的真空热处理设备有真空退火炉、真空油淬淬火炉、真空高压气淬炉、真空高压气冷分级或等温淬火炉、真空正压回火炉、真空渗碳炉、真空渗氮炉、真空渗金属炉、真空烧结炉等，我国的沈阳、北京、西安、上海、广东等地的真空热处理设备制造厂家的生产技术水平已经接近或达到了国外的先进水平，为国内的钢厂、工具厂和模具厂提供了大量的真空热处理设备，提高了我国材料和零部件的整体热处理水平。

汽车零件热处理技术与表面强化方法益于应用

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