一酿萄、擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技術(shù)介紹

　　1首冒、 技術(shù)簡介

　　擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技術(shù)是將工件置于特種介質(zhì)中榔屈，經(jīng)擴(kuò)散作用于工件表面形成一層數(shù)微米至數(shù)十微米的金屬碳化物層斑宴。 
該碳化物層具有極高的硬度，HV可達(dá)1600~3000(由碳化物種類決定)亏铭，此外窒埃，該碳化物履層與基體冶金結(jié)合，不影響工件表面光潔度闰纪，具有極高的耐磨宽考、抗咬合(粘結(jié))、耐蝕等性能畴瓜，可大幅度提高工模具及機(jī)械零件的使用壽命啃碗。 

　　2、 與相關(guān)技術(shù)的比較

　　通過在工件表面形成超硬化合物膜層的方法轨充，是大幅度提高其耐磨荞看、抗咬合(抗粘結(jié))、耐蝕等性能蜂筹，從而大幅度提高其使用壽命的有效而經(jīng)濟(jì)的方法稠鼻。目前，工件表面超硬化處理方法主要有物理氣相沉積(PVD)狂票，化學(xué)氣相沉積(CVD)，物理化學(xué)氣相沉積(PCVD)熙暴，擴(kuò)散法金屬碳化物履層技術(shù)闺属，其中，PVD 法具有沉積溫度低周霉，工件變形小的優(yōu)點(diǎn)掂器，但由于膜層與基體的結(jié)合力較差，工藝?yán)@鍍性不好俱箱，往往難以發(fā)揮超硬化合物膜層的性能優(yōu)勢(shì)国瓮。CVD法具有膜基結(jié)合力好，工藝?yán)@鍍性好等突出優(yōu)點(diǎn)狞谱，但對(duì)于大量的鋼鐵材料而言乃摹，其后續(xù)基體硬化處理比較麻煩，稍有不慎跟衅，膜層就易破壞踪觉。因此其應(yīng)用主要集中在硬質(zhì)合金等材料上。 PCVD法沉積溫度低载呢，膜基結(jié)合力及工藝?yán)@鍍性均較PVD法有較大改進(jìn)撕第，但與擴(kuò)散法相比，膜基結(jié)合力仍有較大差距取蓝，此外由于PCVD法仍為等離子體成膜抓深，雖然繞鍍性較PVD法有所改善掀尊，但無法消除。

　　由擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技術(shù)形成的金屬碳化物覆層斟记，與基體形成冶金結(jié)合玩猿，具有PVD、PCVD無法比擬的膜基結(jié)合力级案，因此該技術(shù)真正能夠發(fā)揮超硬膜層的性能優(yōu)勢(shì)隘吆，此外，該技術(shù)不存在繞鍍性問題溉贞，后續(xù)基體硬化處理方便晕石，并可多次重復(fù)處理，使該技術(shù)的適用性更為廣泛咒循。 

　　3据途、 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技術(shù)在日本、歐洲各國叙甸、澳大利亞颖医、韓國等國應(yīng)用廣泛。據(jù)調(diào)查裆蒸，許多進(jìn)口設(shè)備上的配套模具大量地使用了該技術(shù)熔萧，這些模具在進(jìn)行國產(chǎn)化時(shí)，由于缺乏相應(yīng)的成熟技術(shù)僚祷，往往使模具壽命低佛致，有些甚至無法國產(chǎn)化。

　　該技術(shù)國內(nèi)七十年代就有人研究過辙谜，但由于各方面條件的限制俺榆，工藝及設(shè)備往往難以經(jīng)過批量和長期生產(chǎn)的考驗(yàn)，使該技術(shù)中的一些實(shí)際存在的問題不易暴露或難以解決装哆，往往半途而廢罐脊。我們?cè)谑嗄甑难芯颗c應(yīng)用的過程中，對(duì)該技術(shù)存在的工藝昆秩、設(shè)備上的實(shí)際問題進(jìn)行了深入的研究萎雁，并進(jìn)行了有效的改進(jìn)，經(jīng)改進(jìn)后的工藝及成套設(shè)備已能夠滿足長期穩(wěn)定生產(chǎn)的要求聂帜，所處理的模具壽命水平達(dá)到進(jìn)口同類模具壽命水平撒肉，取得了豐富的各類模具實(shí)際應(yīng)用的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，為大規(guī)模推廣應(yīng)用該技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)盆述。 

　　4实腹、 適用范圍

　　擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于各類因磨損、咬合而引起失效的工模具或機(jī)械零件霜铸。其中滥诀，因磨損而引起的失效(如沖裁沐亏，冷鐓，粉末成型等模具)可提高壽命數(shù)倍至數(shù)十倍婴可；因咬合而引起的產(chǎn)品或模具的拉傷問題(如引伸模耸挟，翻邊模等)，可以從根本上予以解決蠕祟。 

　　適用材料： 

　　模具鋼卿捎，含碳量大于0.3%的結(jié)構(gòu)鋼，鑄鐵径密，硬質(zhì)合金午阵。

　　二、不銹鋼焊管模具表面超硬化處理技術(shù)

　　不銹鋼焊管是在焊管成型機(jī)上享扔，由不銹鋼板經(jīng)若干道模具碾壓成型并經(jīng)焊接而成底桂。由于不銹鋼的強(qiáng)度較高，且其結(jié)構(gòu)為面心立方晶格惧眠，易形成加工硬化籽懦，使焊管成型時(shí)：一方面模具要承受較大的摩擦力，使模具容易磨損氛魁；另一方面暮顺，不銹鋼板料易與模具表面形成粘結(jié)(咬合)，使焊管及模具表面形成拉傷秀存。因此捶码，好的不銹鋼成型模具必須具備極高的耐磨和抗粘結(jié)(咬合)性能。我們對(duì)進(jìn)口焊管模具的分析表明应又，該類模具的表面處理都是采用超硬金屬碳化物或氮化物覆層處理。

　　不銹鋼焊管成型模具材料一般是由高碳高鉻的Cr12MoV(或SRD11石被，D2鲜映，DC53)制成。目前國內(nèi)普遍采用如下工藝流程制作模具：下料→粗加工→熱處理(高溫淬火加高溫回火)→精加工→氮化→成品(注：為節(jié)省成本低吠，一般生產(chǎn)廠家現(xiàn)在都省去了鍛造與球化退火兩道耗時(shí)袭仲，費(fèi)財(cái)工序)。由于 Cr12MoV類材料屬于高碳高鉻合金鋼非淹，其原始組織存在很大的成份偏析(這種偏析即使一般的鍛造也無法消除)箭基。這樣經(jīng)過熱處理(高淬高回)的模具內(nèi)部組織極不均勻，宏觀表現(xiàn)為硬度極不均勻(HRC四十幾至六十左右)周讯，再經(jīng)氮化處理芭甚，模具表面不均勻性無法消除，基體硬度甚至進(jìn)一步降低奔沐，實(shí)際使用時(shí)少煮，表現(xiàn)為模具及焊管表面均易拉傷蜕逾，模具壽命低。

　　由湖某公司潛心研究的模具表面超硬化處理技術(shù)已成功應(yīng)用于不銹鋼焊管成型模具上竿丙。經(jīng)該技術(shù)處理的模具在其表面形成硬度高達(dá)HV3000左右的金屬碳化物層挑庶，該碳化物層致密，與基體結(jié)合緊密软能，不影響工件的表面光潔度迎捺，具有極高的耐磨，抗咬合性能查排，可從根本上解決焊管的拉毛問題凳枝，減少制管后續(xù)拋光工序的工作量并提高產(chǎn)品質(zhì)量，大幅度提高模具使用壽命雹嗦，減少售后服務(wù)工作量范舀。實(shí)踐表明，該技術(shù)具有極高的使用價(jià)值了罪。以下是該工藝處理模具與氮化處理模具的有關(guān)比較锭环。 

　　1、 性能：

　　氮化模具 本工藝處理模具

　　表面硬度：HV700~1000左右 HV3000左右

　　基體硬度：極不均勻 HRC58~62 　　HRC40~60 

　　2泊藕、 工藝流程：

　　氮化模具：下料→粗加工→熱處理(高淬高回)→精加工→氮化→成品 　　本工藝處理模具：下料→全部加工到位(無須熱處理)→本工藝處理(基體硬化與表面處理一次完成)辅辩。→磨內(nèi)孔→成品由工藝流程可看出娃圆，采用本工藝可縮短模具的加工周期墩倔。 

　　3、 使用效果：

　　本工藝處理的模具較氮化模具可從根本上解決焊管的拉毛固脸，從而減少焊管后續(xù)拋光工序的工作量并提高產(chǎn)品質(zhì)量(因大量拋光而使管壁減簿)摇皿，大幅度提高模具使用壽命，減少售后服務(wù)工作量典患。

　　由湖南某公司開發(fā)的模具表面超硬化處理技術(shù)泳嵌，在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中得到較廣泛的應(yīng)用，由此工藝處理的模具壽命較傳統(tǒng)工藝如氮化有較大幅度的提高猾灰，在某些模具性能方面超過國外水平膊抄，而價(jià)格僅是國外同等的1/4~1/10。

　　經(jīng)本工藝處理的模具有軋輥萌小，沖頭膛逞，彩管系列冷作模具，標(biāo)準(zhǔn)件模具狱心，葉蠟石模具蟹幔，銅鋁型材擠壓模具等，使客戶產(chǎn)生了很高的效益音诫，使模具的性價(jià)比得到質(zhì)的提高裸卫。

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