低温盐浴氮碳钒共渗工艺研究

摘要

模具表面强化技术主要通过改变模具表层成分、组织，从而显著提高模具的硬度、耐磨性、耐热性、耐腐蚀性、抗熔性、抗咬合性，达到提高模具极限寿命的目的。目前常用的表面强化方法，如表面淬火、表面扩散化学热处理、气相沉积、表面涂镀技术等已经日益的发展成熟，而随着激光、稀土元素以及纳米技术应用的不断扩大，一些新型表面工程技术也逐渐应用到模具的表面强化领域，进一步推动了模具表面技术的不断发展。 本文结合湖南长沙振升铝材公司H13钢挤压模具实际生产情况以及模具在使用中的工作环境，对模具的制造工序进行了改进，有效降低了模具的各类失效。此外工序改进后，发现模具失效主要集中在磨损和裂纹两个方面，裂纹失效的主要原因是模具设计不合理造成；而磨损失效则在于所使用的H13模具钢中，Cr、V等合金元素的含量大都处于国家标准的下限。 本文在系统了解国内外模具表面强化技术的前提下，提出低温盐浴氮碳钒共渗工艺。采用氮碳共渗基盐作为盐浴的主要部分，辅以V2O5和还原剂，对45、T10及Cr12MoV钢在不同工艺条件下的共渗试验进行了分析，结果发现：控制盐浴中CNO-的浓度在区域为32～36％之间可以获得较为理想的渗层深度；共渗过程中，CN-浓度一直保持较低的水平，其浓度对渗层深度影响不大；随着盐浴中V％的增大，钢经共渗后的硬度也随之增大，V％控制在1.0～1.2％适宜；随着共渗温度的升高，渗层化合物深度也随之增高，但是超过590℃后反而有所下降，570℃为最佳共渗温度；随着共渗时间的增长，渗层化合物深度也随之增加，但超过4h后表面疏松有所增加，共渗时间在2～4h为宜；随着含碳量的增加，渗层深度也随之增加，而合金钢中碳化物形成元素增加，渗层深度随之降低。 对H13钢经低温盐浴氮碳钒共渗的渗层组织、元素分布、渗层硬度以及渗层中的物相等进行了系统研究。结果发现：H13钢经氮碳钒共渗处理后，渗层组织与经盐浴氮碳共渗处理后的渗层组织相类似，但氮碳化合物尺寸相对细小，分布更加弥散，渗层硬度远高于盐浴氮碳共渗和渗氮处理的渗层硬度，从表层到心部的硬度分布状态较氮碳共渗处理的更为平缓；对渗层化合物不同深度进行能谱分析，发现有大量的钒渗入到基体中，而且渗入深度达到120μm以上；对经不同共渗时间处理的H13钢渗层相组成进行分析，发现存在大量VC、VN等合金碳、氮化合物相。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

第2章H13钢挤压模具工艺改进

第3章低温盐浴氮碳钒共渗工艺研究

第4章H13钢渗层组织与性能研究

结论

参考文献

附录A攻读学位期间所发表的学术论文目录

致谢