在紧固件企业大部分冷作模具,如牙板、主模、束模、上冲、沉头、花齿、三角模、介子模和冲模等改用钨钴钢制造,提高了使用寿命,但由于合金工具钢模具的价格优势仍然存在,还有一定的市场地位。众所周知,渗氮与软氮化技术作为一种模具表面强化处理手段,已应用于各类紧固件模具生产中,从而对提高模具使用寿命起到了积极的作用。
1、渗氮在模具表面强化中的应用
渗氮,俗称氮化。通常指把已调质热处理的模具放在含氮的介质(如氨气)中,在500~540℃保持适当的时间,使介质分解而生成的活性氮原子渗入模具表面层,获得一定厚度的白亮层和一定深度的扩散层,以增加其硬度、耐磨性和抗蚀性的化学热处理工艺。
氮碳共渗。在渗氮介质中添加适量(微量)的弱渗碳剂,使模具在渗氮的同时,渗入微量的碳原子,这种以渗氮为主、渗碳为辅的化学热处理工艺,俗称软氮化。
值得强调的是:软氮化获得的表面硬度并不软,且因其在渗氮层(包括白亮层和扩散层)内渗入了微量的碳原子,不仅提高了渗速,还一定程度上降低了白亮层的脆性。因此,在目前的模具生产中,应用纯氨渗氮的硬渗氮已很少采用。
2、氮碳共渗在模具表面强化中的应用
目前,氮碳共渗(软氮化)表面强化技术被广泛应用于各种不同类型的模具之中。对热锻模可进行短时间氮碳共渗(软氮化)或渗氮(氮化)处理。经处理后的模具表面减轻了与锻件的摩擦,使相对滑动性更加良好。不易产生黏附、咬合、热胶着现象,提高了热锻模的抗氧化性、耐热疲劳特性及耐磨性;且经短时渗氮热处理或软氮化的热锻模,还可以进行修磨后的重复渗氮或软氮化,兼有消除应力的松弛化稳定处理作用。这样,可以大幅度提高热锻模使用寿命。
一般而言,冷作模具如主模、束模、上冲、沉头、花齿、三角模、介子模和冲模等需要耐磨耗、耐冲击作用,改用钨钴钢,并不适合做氮化或软氮化处理。但凡事都有例外,如顶杆、缩杆、沉头、花齿等冷作模、冲裁模以及搓丝板等用合金钢和Cr12MoV、LD和DC53钢滚丝轮,均可进行氮碳共渗(软氮化)处理。这类模具以浅、无白亮层的短时渗氮或软氮化处理为宜,且可以采用修磨后重复渗氮处理。
3、氮碳共渗与渗氮的区别
氮碳共渗(软氮化)与渗氮(氮化)不同之处在于:前者处理过程中介质中添加了含碳物质(弱的渗碳剂),其分解出来的碳可以溶入氮化物相中,适度的碳可以提高化合物层的硬度,减小其脆性。如今,用得比较普遍的碳元素添加剂,如二氧化碳、甲酰胺和甲醇(或乙醇)等。需要注意的是:二氧化碳将提高炉气的氮势;而甲醇则降低炉气的氮势。
为此,氮碳共渗(软氮化)与渗氮(氮化)的区别应关注以下三点: