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眾所周知，磨損、黏結(jié)均發(fā)生在表面，疲勞、斷裂也往往從表面開始，因此對模具 表面的加工質(zhì)量要求非常高。表面強化的主要目的是提高模具表面的耐磨性、耐蝕性和潤滑性能。但實際上由于加工痕跡的存在，熱處理時表面氧化脫碳也在所難免。

一般從模具失效分析得知，45%的模具失效是由于熱處理不當造成的。模具的表面性能反而比基體差。

采用熱處理新技術(shù)是提高模具性能的經(jīng)濟而有效的重要措施。模具熱處理工藝包括基體強韌化和表面強化處理?；w的強韌化在于提高基體的強度和韌度，減少斷裂和變形。因此，必須做好以下熱處理工藝。

(1)模具的整體強韌化工藝

模具既要具有優(yōu)良的整體強韌化性能，又要具有優(yōu)異的型腔表面性能，這樣才能提高模具的使用壽命，為了達到這個要求，出現(xiàn)了在對模具整體強韌化的基礎(chǔ)上再進行表面強化的各種處理工藝對普通冷作模具鋼，采用低溫淬火與低溫回火處理，可收到增加韌性、減少脆性和折斷的良好效果; 對熱作模具鋼，采用高溫淬火與高溫回火處理，可顯著提高熱作模具鋼的強韌性和熱穩(wěn)定性。例如，對于3Cr2W8V材料制成的壓鑄模，采用400~500℃及 800~850℃的兩次預(yù)先正火而后進行高溫淬火、回火處理，可提高韌性40%，模具壽命可提高1 倍。

除此之外，還可采用形變熱處理。變形熱處理是把鋼的強化與相變強化結(jié)合起來的一種強韌化工藝。形變熱處理的強韌化本質(zhì)在于獲得細小的奧氏體晶粒，細化馬氏體增加了馬氏體中的位錯密度并形成胞狀亞結(jié)構(gòu)，同時促進碳化物的彌散硬化作用。

(2)模具的表面強化熱處理

模具表面強化處理工藝主要有氣體氮化法、離子氮化法、電火花表面強化法、滲硼、TD法、CVD 法、PVD法、激光表面強化法、離子注入法、等離子噴涂法等。

①氣體軟氮化使氮在氮化溫度分解后產(chǎn)生活性氮原子，被金屬表面吸收滲入鋼中并且不斷自表面向內(nèi)擴散，形成氮化層。模具經(jīng)氮化處理后，表面硬度可達950~1200HV，使模具具有很高的紅硬度和高的疲勞強度，并提高模具表面的光潔度和抗咬合能力。

②離子氮化將待處理的模具放在真空容器中，充以一定壓力的含氮氣體(如氮或氮氫混合氣) ，然后以被處理模具作陰極以真空容器的罩壁作陽極，在陰陽極之間加400~600V的直流電壓，陰陽極間便產(chǎn)生輝光放電，容器里的氣體被電離，在空間產(chǎn)生大量的電子與離子。在電場的作用下，正離子沖向陰極，以很高的速度轟擊模具表面，將模具加熱。正離子沖入模具表面，獲得電子，變成氮原子被模具表面吸收，并向內(nèi)擴散形成氮化層。應(yīng)用離子氮化法可提高模具的耐磨性和疲勞強度。

③電火花表面強化這是一種直接利用電能的高能量密度對模具表面進行強化處理的工藝。它是通過火花放電的作用，把作為電極的導(dǎo)電材料滲進金屬工件表層，從而形成合金化的表面強化層，使工件表面的物理、化學性能和力學性能得到改善。例如采用 WC、 TiC等硬質(zhì)合金電極材料強化高速鋼或合金工具鋼表面，可形成顯微硬度1100HV以上的耐磨、耐蝕和具有紅硬性的強化層，使模具的使用壽命明顯提高。電火花表面強化的優(yōu)點是設(shè)備簡單、操作方便，處理后的模具耐磨性提高顯著 ; 缺點是強化表面較粗糙，強化層厚度較薄，強化處理的效率低。

④滲硼由于滲硼層具有良好的紅硬性、耐磨性，通過滲硼能顯著提高模具表面硬度(達到1300~2000HV) 和耐磨性，可廣泛用于模具表面強化，尤其適用于處理在磨粒磨損條件下的模具。但滲硼層往往存著較大的脆性，這也限制了它的應(yīng)用。

⑤TD熱處理 在空氣爐或鹽槽中放入一個耐熱鋼制的坩堝，將硼砂放入坩堝加熱熔化至800~1200 ℃，然后加入相應(yīng)的碳化物形成粉末(如鈦、鋇、鈮、鉻)，再將鋼或硬質(zhì)合金工件放入坩堝中浸漬保溫 1~2h ，加入元素將擴散至工件表面并與鋼中的碳發(fā)生反應(yīng)形成碳化物層，所得到的碳化物層具有很高的硬度和耐磨性。

⑥CVD法(化學氣相沉積 )將模具放在氫氣(或其它保護氣體)中加熱至 900~1200 ℃后，以其為載氣，把低溫汽化揮發(fā)的金屬化合物氣體如四氯化鈦和甲烷(或其它碳氫化合物) 蒸氣帶入爐中，使 TiCL4 中的鈦和碳氫化合物中的碳(以及鋼表面的碳分) 在模具表面進行化學反應(yīng)，從而生成一層所需金屬化合物涂層 ( 如碳化鈦)。

⑦PVD法在真空室中使強化用的金屬原子蒸發(fā)，或通過荷能粒子的轟擊，在一個電流偏壓的作用下，將其吸引并沉積到工件表面形成強化層。利用PVD 法可在工件表面沉積碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁等多種化合物。

⑧激光表面強化當具有一定功率的激光束以一定的掃描速度照射到經(jīng)過黑化處理的模具工作表面時，將使模具工作表面在很短時間內(nèi)由于吸收激光的能量而急劇升溫。當激光束移開時，模具工作表面由基材自身傳導(dǎo)而迅速冷卻，從而形成具有一定性能的表面強化層，其硬度可提高15%~20% ，此外還具有耐磨性高、節(jié)能效果顯著以及可改善工作條件等優(yōu)點。

⑨離子注入 利用小型低能離子加速器，將需要注入元素的原子，在加熱器的離子源中電離成離子，然后通過離子加熱器的高電壓電場將其加熱，成為高速離子流，再經(jīng)過磁分析器提煉后，將離子束強行打入置于靶室中的模具工作表面，從而改變模具表面的顯微硬度和表面粗糙度，降低表面摩擦系數(shù)，最終提高工件的使用壽命。