一做祝、擴散法金屬碳化物覆層技術介紹

　　1浑擎、   技術簡介

　　擴散法金屬碳化物覆層技術是將工件置于特種介質(zhì)中群娃，經(jīng)擴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羔俭。該碳化物層具有極高的硬度曼庆，HV可達1600~3000（由碳化物種類決定），此外阁吝，該碳化物履層與基體冶金結合砚婆，不影響工件表面光潔度，具有極高的耐磨突勇、抗咬合（粘結）装盯、耐蝕等性能，可大幅度提高工模具及機械零件的使用壽命甲馋。

　　2埂奈、   與相關技術的比較

　　通過在工件表面形成超硬化合物膜層的方法迄损，是大幅度提高其耐磨、抗咬合（抗粘結）账磺、耐蝕等性能芹敌，從而大幅度提高其使用壽命的有效而經(jīng)濟的方法。目前垮抗，工件表面超硬化處理方法主要有物理氣相沉積（PVD）氏捞，化學氣相沉積（CVD），物理化學氣相沉積（PCVD）冒版，擴散法金屬碳化物履層技術翅剔，其中，PVD法具有沉積溫度低侈敏，工件變形小的優(yōu)點迟凫，但由于膜層與基體的結合力較差，工藝繞鍍性不好崔深，往往難以發(fā)揮超硬化合物膜層的性能優(yōu)勢茁帚。CVD法具有膜基結合力好，工藝繞鍍性好等突出優(yōu)點泳信，但對于大量的鋼鐵材料而言娶痕，其后續(xù)基體硬化處理比較麻煩，稍有不慎筝仓，膜層就易破壞数截。因此其應用主要集中在硬質(zhì)合金等材料上。PCVD法沉積溫度低趾双，膜基結合力及工藝繞鍍性均較PVD法有較大改進俗退，但與擴散法相比，膜基結合力仍有較大差距甜殖，此外由于PCVD法仍為等離子體成膜满葛，雖然繞鍍性較PVD法有所改善，但無法消除罢屈。

　　由擴散法金屬碳化物覆層技術形成的金屬碳化物覆層嘀韧，與基體形成冶金結合，具有PVD缠捌、PCVD無法比擬的膜基結合力锄贷，因此該技術真正能夠發(fā)揮超硬膜層的性能優(yōu)勢，此外曼月，該技術不存在繞鍍性問題谊却，后續(xù)基體硬化處理方便，并可多次重復處理，使該技術的適用性更為廣泛炎辨。

　　3捕透、   技術優(yōu)勢

　　擴散法金屬碳化物覆層技術在日本、歐洲各國蹦魔、澳大利亞激率、韓國等國應用廣泛。據(jù)調(diào)查唐故，許多進口設備上的配套模具大量地使用了該技術鉴吞，這些模具在進行國產(chǎn)化時，由于缺乏相應的成熟技術父系，往往使模具壽命低摹椅，有些甚至無法國產(chǎn)化。

　　該技術國內(nèi)七十年代就有人研究過椒蜜，但由于各方面條件的限制梦啊，工藝及設備往往難以經(jīng)過批量和長期生產(chǎn)的考驗，使該技術中的一些實際存在的問題不易暴露或難以解決厌留，往往半途而廢炼岖。我們在十多年的研究與應用的過程中，對該技術存在的工藝囊像、設備上的實際問題進行了深入的研究楔侣，并進行了有效的改進，經(jīng)改進后的工藝及成套設備已能夠滿足長期穩(wěn)定生產(chǎn)的要求禾门，所處理的模具壽命水平達到進口同類模具壽命水平株惶，取得了豐富的各類模具實際應用的生產(chǎn)經(jīng)驗，為大規(guī)模推廣應用該技術奠定了堅實的技術基礎够颠。

　　4熙侍、   適用范圍

　　擴散法金屬碳化物覆層技術可以廣泛應用于各類因磨損、咬合而引起失效的工模具或機械零件履磨。其中蛉抓，因磨損而引起的失效（如沖裁，冷鐓剃诅，粉末成型等模具）可提高壽命數(shù)倍至數(shù)十倍芝雪；因咬合而引起的產(chǎn)品或模具的拉傷問題（如引伸模，翻邊模等）综苔，可以從根本上予以解決。

　　適用材料：

　　模具鋼位岔，含碳量大于0.3%的結構鋼如筛，鑄鐵，硬質(zhì)合金。

　　5杨刨、   應用實例及圖例

　∥畋（1）         應用實例   

　　模具名稱  模具材料  被加工材料  　　　使用效果

　　沖裁模  　SKD-11  　0.5mm不銹鋼板  提高20倍以上

　　沖頭  　　Cr12MoV  低碳鋼板  　　　 提高6倍以上

　　冷鐓模  　Cr12  　　低碳鋼  　　　　 提高9倍以上

　　成型模  　Cr12MoV  WC+Co粉末  　 提高20倍以上

　　引伸模  　SKD-11  　低碳鋼板  　　  不處理引伸數(shù)件即拉毛,處理后引伸80萬件以上

　　翻邊模  　Cr12MoV  不銹鋼板  　　　 不處理使用2小時即拉毛，處理后可用3個月以上吊冬。

　　焊管成型輥  Cr12MoV  不銹鋼板  　　 成功解決拉毛問題擒摸，壽命較氮化模具高出5倍以上

　　沖頭、頂桿量伏、翻邊模

　　二兴氧、不銹鋼焊管模具表面超硬化處理技術

　　不銹鋼焊管是在焊管成型機上，由不銹鋼板經(jīng)若干道模具碾壓成型并經(jīng)焊接而成畴贵。由于不銹鋼的強度較高厦冤，且其結構為面心立方晶格，易形成加工硬化幅秉，使焊管成型時：一方面模具要承受較大的摩擦力奔豫，使模具容易磨損；另一方面渠跷，不銹鋼板料易與模具表面形成粘結（咬合）袄洁，使焊管及模具表面形成拉傷。因此收罢，好的不銹鋼成型模具必須具備極高的耐磨和抗粘結（咬合）性能晤泌。我們對進口焊管模具的分析表明，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末捣。

　　不銹鋼焊管成型模具材料一般是由高碳高鉻的Cr12MoV（或SRD11侠姑，D2，DC53）制成箩做。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)省成本莽红，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，費財工序）邦邦。由于Cr12MoV類材料屬于高碳高鉻合金鋼安吁，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）。這樣經(jīng)過熱處理（高淬高回）的模具內(nèi)部組織極不均勻燃辖，宏觀表現(xiàn)為硬度極不均勻（HRC四十幾至六十左右）鬼店，再經(jīng)氮化處理，模具表面不均勻性無法消除黔龟，基體硬度甚至進一步降低妇智，實際使用時，表現(xiàn)為模具及焊管表面均易拉傷氏身，模具壽命低巍棱。

　　由湖南特普電子有限公司潛心研究的模具表面超硬化處理技術已成功應用于不銹鋼焊管成型模具上。經(jīng)該技術處理的模具在其表面形成硬度高達HV3000左右的金屬碳化物層，該碳化物層致密穴你，與基體結合緊密癣垛，不影響工件的表面光潔度，具有極高的耐磨乓收，抗咬合性能瞻坊，可從根本上解決焊管的拉毛問題，減少制管后續(xù)拋光工序的工作量并提高產(chǎn)品質(zhì)量愧棋，大幅度提高模具使用壽命兼峻，減少售后服務工作量。實踐表明戳橱，該技術具有極高的使用價值卫驯。以下是該工藝處理模具與氮化處理模具的有關比較。

　　1了奋、               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毫痢、               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）”螅→磨內(nèi)孔→成品

　　由工藝流程可看出耙旦，采用本工藝可縮短模具的加工周期。

　　3萝究、               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免都，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），大幅度提高模具使用壽命帆竹，減少售后服務工作量绕娘。

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