氮化溫度與時(shí)候 對(duì)鋁型材擠壓模具H13鋼機(jī)能 的影響

1．引言

模具在工作中除 要求基體具有足夠高的強(qiáng)度和韌性的公道 共同外，其輪廓機(jī)能 對(duì)模具的工作機(jī)能 和利用 壽命相當(dāng) 主要 。這些輪廓機(jī)能 指：耐磨損機(jī)能 、耐侵蝕 機(jī)能 、磨擦 系數(shù)、委靡機(jī)能 等。這些機(jī)能 的改善，純真 依靠 基體材料的改善 和提高是很是有限的，也是不經(jīng)濟(jì)的，而經(jīng)由過程 輪廓處置懲罰 手藝 ，常常 可以收到事半功倍的結(jié)果 。

滲氮，作為化學(xué)熱處置懲罰 手藝 較為成熟的一種，是指在必然 溫度下將活性氮原子滲透 模具輪廓的熱處置懲罰 工藝。滲氮后模具的變形小，具有比傳統(tǒng)的熱處置懲罰 工藝（淬火）更高的硬度，可以增添 其耐磨性、委靡強(qiáng)度、抗咬合性、抗侵蝕 性及抗高溫軟化性等。

滲氮工藝有以下特點(diǎn)

1）氮化物層構(gòu)成 溫度低，通常是 480-580℃，由于分散速度慢，所以工藝時(shí)候 長(zhǎng)。

2）氮化處置懲罰 溫度低，變形很小

3）滲氮工件不需要再進(jìn)行熱處置懲罰 ，便具有較高的輪廓硬度

2．實(shí)驗(yàn) 內(nèi)容

2.1 氣體滲氮工藝參數(shù)

滲氮溫度、滲氮時(shí)候 和氨分化 率是氣體滲氮三個(gè)主要 的工藝參數(shù)。它們對(duì)滲氮速度、滲層深度、滲層硬度、硬度梯度和 脆性都有極年夜 影響。

滲氮溫度的提高會(huì)增進(jìn) 氮原子的分散，所以滲層深度會(huì)隨溫度的增添 而加深，滲層硬度會(huì)下降，這是由于 發(fā)生 高硬度的藐小 氮化物會(huì)隨溫度的升高而終年 夜 的原因 。在480~530℃滲氮時(shí)，滲層可取得 很高的硬度。

隨時(shí)候 的耽誤 ，滲層深度加深，但由于氮化物的會(huì)聚 終年 夜 會(huì)使?jié)B層硬度下降，特別 溫度高則更加 明明。

氨分化 率會(huì)影響鋼件輪廓的吸氮能力，對(duì)滲層深度和硬度也有影響。當(dāng)氨分化 率低時(shí)(10%~40%)，分化 出的活性氮原子多被鋼件輪廓接收 。當(dāng)分化 率跨越 70%時(shí)，由于氛圍 中年夜 量的氫和氮的份子 滯留在工件輪廓，阻礙了氮原子的接收 ，因此 使吸氮量下降。

針對(duì)影響氮化結(jié)果 的身分 ，分以下5個(gè)試樣作實(shí)驗(yàn) 對(duì)照

為了與現(xiàn)實(shí) 出產(chǎn)運(yùn)用 切近 ，本次實(shí)驗(yàn) 檢測(cè)重點(diǎn)為滲氮層硬度與金相不雅 察，氨分化 率與加熱溫度、氨氣的流量有關(guān)，為輕易 實(shí)驗(yàn) ，本次拔取 30-40%局限 內(nèi)進(jìn)行。

3．實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)及剖析

試樣氮化層侵蝕 圖片（100x）

圖一 試樣1（180μm）

圖二 試樣2（170μm）

圖三 試樣3（120μm）

圖四 試樣4 （175μm）

圖五 試樣5 （300μm）

圖六 試樣5分散層氮化物（500x）

表2 滲氮層硬度對(duì)照

表3 滲氮白亮層對(duì)照

滲氮層深度受滲氮溫度、滲氮時(shí)候 的影響比力明明。在540-550℃區(qū)間，溝通 的滲氮時(shí)候 下，滲氮溫度的溫差帶來的滲層厚度轉(zhuǎn)變 其實(shí)不 明明。但在520-540℃區(qū)間，滲層轉(zhuǎn)變 就較為明明了。

對(duì)照前4個(gè)試樣，可見滲氮溫度下調(diào)的同時(shí)耽誤 滲氮時(shí)候 ，一樣 可以取得 較深的氮化層。耽誤 氮化時(shí)候 至20h，滲氮層的厚度加深明明；但經(jīng)由過程 金相不雅 察發(fā)現(xiàn)，氮化的化合層（白亮層）已明明增厚，分散層氮化物組織變粗，這些身分 會(huì)致使 氮化鋼表層脆性的加年夜 ，下降 了氮化鋼的利用 壽命。

對(duì)照5個(gè)試樣的滲氮層硬度轉(zhuǎn)變 ，發(fā)現(xiàn)最外層硬度差異 不年夜 ，多是 滲氮溫度和氨分化 率較為附近而至 。而硬度梯度轉(zhuǎn)變 根基 與金相不雅 察所得的了局相聯(lián)系，近似為滲氮層越厚，硬度梯度轉(zhuǎn)變 越遲緩 。

圖七 硬度梯度轉(zhuǎn)變 示意圖（100x）

圖八 侵蝕 圖片對(duì)照（100x）

圖7、 八為試樣1侵蝕 前和侵蝕 后的硬度壓痕對(duì)照?qǐng)D，硬度法檢測(cè)滲氮層深度要求為從試樣輪廓測(cè)至比基體維氏硬度值高50Hv處的垂直距離為滲氮層深度[1]。由表層至內(nèi)部，第5個(gè)點(diǎn)處于侵蝕 后的曲直短長(zhǎng)接壤 處，測(cè)得的數(shù)值也根基 合適年夜 于基體50Hv的要求?？梢娪捕确ㄅc金相檢測(cè)根基 吻合。

圖九 偏析帶硬度對(duì)照（100x）

圖十 氮化層的偏析（500x）

部門試樣實(shí)驗(yàn) 進(jìn)程 中發(fā)現(xiàn)存在帶狀偏析。H13鋼的帶狀組織本色 上是由于合金元素沿鍛軋偏向 的偏析所引發(fā) 。平日 鋼液在冷卻凝固進(jìn)程 中以樹枝晶的體式格局 終年 夜 ，在分歧 期間 凝固的晶內(nèi)和枝晶間的化學(xué)成份 不平均 ，存在合金元素偏析。鑄錠經(jīng)由 鍛軋后，合金元素的偏析顯示 為沿鍛軋偏向 散布 。碳元素散布 越不平均 ，帶狀組織越嚴(yán)重[2]。對(duì)退火狀態(tài)的H13鋼偏析帶的富碳區(qū)和富鐵區(qū)進(jìn)行硬度檢測(cè)，測(cè)得的硬度劃分為242Hv和189Hv，對(duì)氮化層偏析帶進(jìn)行硬度檢測(cè)，一樣 存在有約50Hv的差異。常規(guī)熱處置懲罰 （退火-淬火-回火）沒法 顯著改善元素的不平均 散布 狀態(tài) ，不克不及 消弭 帶狀偏析，并且 帶狀偏析還可能會(huì)遺傳到后面的氮化組織。硬度和成份 的不平均 性直接影響了鋼的沖擊韌性，還影響抗拉強(qiáng)度等一系列主要 機(jī)能 [3]。

4.結(jié)論

經(jīng)由過程 對(duì)照分歧 工藝參數(shù)的氮化鋼樣件，找出影響氮化結(jié)果 的主要身分 ，并按照現(xiàn)實(shí) 出產(chǎn)狀態(tài) 相對(duì)應(yīng)地調(diào)劑 工藝，以獲得 最好的經(jīng)濟(jì)效益。

1.氮化溫度和氮化時(shí)候 均能明明影響氮化層的深度。對(duì) 某一附近的氮化層深度，在必然 的溫度局限 內(nèi)，可經(jīng)由過程 提高氮化溫度來縮短氮化時(shí)候 ，以削減 氮化工件的出產(chǎn)周期，提高出產(chǎn)效力 。

2.滲氮溫度和滲氮時(shí)候 對(duì)H13鋼的白亮層厚度影響其實(shí)不 明明，對(duì)其表層硬度影響也不明明，但對(duì) 其滲氮分散層的硬度梯度影響較年夜 ，與金相不雅 察所得的厚度相對(duì)應(yīng)。

3.H13鋼的帶狀偏析會(huì)遺傳到后面的氮化工序，同時(shí)影響到鋼的利用 機(jī)能 。在退火工序前消弭 或減輕H13鋼的的帶狀偏析顯自滿義重年夜 。