一、擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技巧先容

　　1、技巧簡介

　　擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技巧是將工件置于特種介質(zhì)中，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。

　　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)，此外，該碳化物履層與基體冶金聯(lián)合，不影響工件表面光潔度，具有極高的耐磨、抗咬合(粘結(jié))、耐蝕等性能，可大幅度提高工模具及機(jī)械零件的應(yīng)用壽命。

　　2、與相干技巧的比擬

　　通過在工件表面形成超硬化合物膜層的方法，是大幅度提高其耐磨、抗咬合(抗粘結(jié))、耐蝕等性能，從而大幅度提高其應(yīng)用壽命的有效而經(jīng)濟(jì)的方法。目前，工件表面超硬化處理方法重要有物理氣相沉積(PVD)，化學(xué)氣相沉積(CVD)，物理化學(xué)氣相沉積(PCVD)，擴(kuò)散法金屬碳化物履層技巧，其中，PVD法具有沉積溫度低，工件變形小的長處，但由于膜層與基體的結(jié)協(xié)力較差，工藝?yán)@鍍性不好，往往難以施展超硬化合物膜層的性能上風(fēng)。CVD法具有膜基結(jié)協(xié)力好，工藝?yán)@鍍性好等突出長處，但對(duì)于大批的鋼鐵材料而言，其后續(xù)基體硬化處理比擬麻煩，稍有不慎，膜層就易損壞。因此其利用重要集中在硬質(zhì)合金等材料上。PCVD法沉積溫度低，膜基結(jié)協(xié)力及工藝?yán)@鍍性均較PVD法有較大改良，但與擴(kuò)散法相比，膜基結(jié)協(xié)力仍有較大差距，此外由于PCVD法仍為等離子體成膜，固然繞鍍性較PVD法有所改良，但無法打消。

　　由擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技巧形成的金屬碳化物覆層，與基體形成冶金聯(lián)合，具有PVD、PCVD無法相比的膜基結(jié)協(xié)力，因此該技巧真正能夠施展超硬膜層的性能上風(fēng)，此外，該技巧不存在繞鍍性標(biāo)題，后續(xù)基體硬化處理方便，并可多次重復(fù)處理，使該技巧的實(shí)用性更為廣泛。

　　3、技巧上風(fēng)

　　擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技巧在日本、歐洲各國、澳大利亞、韓國等國利用廣泛。據(jù)調(diào)查，很多進(jìn)口設(shè)備上的配套模具大批地應(yīng)用了該技巧，這些模具在進(jìn)行國產(chǎn)化時(shí)，由于缺乏相應(yīng)的成熟技巧，往往使模具壽命低，有些甚至無法國產(chǎn)化。

　　該技巧國內(nèi)七十年代就有人研究過，但由于各方面條件的限制，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)，使該技巧中的一些實(shí)際存在的標(biāo)題不易***露或難以解決，往往中途而廢。我們?cè)谑嗄甑难芯颗c利用的過程中，對(duì)該技巧存在的工藝、設(shè)備上的實(shí)際標(biāo)題進(jìn)行了深進(jìn)的研究，并進(jìn)行了有效的改良，經(jīng)改良后的工藝及成套設(shè)備已能夠滿足長期穩(wěn)固生產(chǎn)的請(qǐng)求，所處理的模具壽命程度達(dá)到進(jìn)口同類模具壽命程度，取得了豐富的各類模具實(shí)際利用的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，為大范圍推廣利用該技巧奠定了堅(jiān)實(shí)的技巧基礎(chǔ)。

　　4、實(shí)用范疇

　　擴(kuò)散法金屬碳化物覆層技巧可以廣泛利用于各類因磨損、咬合而引起失效的工模具或機(jī)械零件。其中，因磨損而引起的失效(如沖裁，冷鐓，粉末成型等模具)可提高壽命數(shù)倍至數(shù)十倍；因咬合而引起的產(chǎn)品或模具的拉傷標(biāo)題(如引伸模，翻邊模等)，可以從基本上予以解決。

　　實(shí)用材料：

　　模具鋼，含碳量大于0.3%的結(jié)構(gòu)鋼，鑄鐵，硬質(zhì)合金。

　　 二、不銹鋼焊管模具表面超硬化處理技巧

　　不銹鋼焊管是在焊管成型機(jī)上，由不銹鋼板經(jīng)若干道模具碾壓成型并經(jīng)焊接而成。由于不銹鋼的強(qiáng)度較高，且其結(jié)構(gòu)為面心立方晶格，易形成加工硬化，使焊管成型時(shí)：一方面模具要蒙受較大的摩擦力，使模具輕易磨損；另一方面，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。因此，好的不銹鋼成型模具必需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，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，D2，DC53)制成。目前國內(nèi)廣泛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)儉本錢，一般生產(chǎn)廠家現(xiàn)在都省往了鑄造與球化退火兩道耗時(shí)，費(fèi)財(cái)工序)。由于Cr12MoV類材料屬于高碳高鉻合金鋼，其原始組織存在很大的成份偏析(這種偏析即使一般的鑄造也無法打消)。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)，再經(jīng)氮化處理，模具表面不均勻性無法打消，基體硬度甚至進(jìn)一步下降，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，表現(xiàn)為模具及焊管表面均易拉傷，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巧已成功利用于不銹鋼焊管成型模具上。經(jīng)該技巧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，該碳化物層致密，與基體聯(lián)合緊密，不影響工件的表面光潔度，具有極高的耐磨，抗咬合性能，可從基本上解決焊管的拉毛標(biāo)題，減少制管后續(xù)拋光工序的工作量并提高產(chǎn)品德量，大幅度提高模具應(yīng)用壽命，減少售后服務(wù)工作量。實(shí)踐表明，該技巧具有極高的應(yīng)用價(jià)值。以下是該工藝處理模具與氮化處理模具的有關(guān)比擬。

　　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HRC58~62HRC40~60

　　2、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)?！?nèi)孔→成品由工藝流程可看出，采用本工藝可縮短模具的加工周期。

　　3、應(yīng)用后果：

　　本工藝處理的模具較氮化模具可從基本上解決焊管的拉毛，從而減少焊管后續(xù)拋光工序的工作量并提高產(chǎn)品德量(因大批拋光而使管壁減簿)，大幅度提高模具應(yīng)用壽命，減少售后服務(wù)工作量。

　　由湖南某公司開發(fā)的模具表面超硬化處理技巧，在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中得到較廣泛的利用，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，在某些模具性能方面超過國外程度，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，沖頭，彩管系列冷作模具，尺度件模具，葉蠟石模具，銅鋁型材擠壓模具等，使客戶產(chǎn)生了很高的效益，使模具的性價(jià)比得到質(zhì)的提高。
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