[发明专利]一种合金钢W18Cr4V模具零件的表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金钢W18Cr4V模具零件的表面技术改进。

背景技术

一些难加工材料(如不锈钢、钛合金)或高硬度材料也用模具来成形。模具 零件的精度也愈来愈高，稍有磨损就要报废。所以经淬火回火处理的模具零件 虽然硬度很高，但其耐久性仍难以满足日益提高的性能需要。人们就利用表面 强化方法或表面改性技术来进一步提高模具工作零件的使用性能。模具零件表 面强化方法很多，如表面化学热处理、表面淬火、物理或化学气相沉积、表面 镀层、激光表面合金化等等。但是从成熟性、经济性、方便性等诸方面综合考 察，渗氮工艺是最好的也是目前最常用的方法。渗氮，亦称氮化。是使氮原子 在一定条件下渗入钢的表面并扩散进入内部固溶并与Fe或合金形成各种化合物 使表层硬化的化学热处理工艺。模具零件渗氮是广义的，包括渗入第二元素(如 碳、氧、硫等)。广义渗氮工艺有多种，主要有气体渗氮(也包括气体氮碳共渗， 也称软氮化)、液体渗氮、固体(粉末)渗氮、真空渗氮、氧氮化、硫氮氧共渗等。 固体渗氮因工艺粗放、劳动条件差、质量难以控制、效果欠佳等原因基本上已 被淘汰不用。液体渗氮或盐浴渗氮由于在有毒的氰盐浴中进行，虽然效果不错， 可惜是有毒有害作业(也有称无毒的，但其废弃物仍是有害的)，即使可以采取种 种措施加以防范，但与现代的无公害热处理(绿色热处理)的发展趋势不符，在我 国受到限制、不推广或禁用。

发明内容

本发明的目的在于提出一种合金钢W18Cr4V模具零件的表面技术改进。

合金钢W18Cr4V模具零件经淬火回火处理的模具零件虽然硬度很高，但其 耐久性仍难以满足性能需要。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种合金钢W18Cr4V模具零件的表面技术改进，采用气体渗氮，包括：

合金钢W18Cr4V模具零件的表面气体渗氮工艺的应用，得益于模具钢含有 Cr、Mo、V、A1等与氮有较强亲和力并形成稳定氮化物或氮碳化合物的合金元 素。渗氮层显著提高表面硬度和耐磨性、抗擦伤能力，尤其是抗粘着磨损(抗咬 合能力)；提高热稳定性，在500℃左右，仍能保持高硬度：提高非不锈钢的抗 腐蚀能力；提高耐疲劳性能和低的缺口疲劳敏感性。工件经渗氮处理后，变形 很小，且有良好的精度保持性(尺寸稳定性)，表面质量好。与机器零件渗氮相比 较，模具零件的渗氮层较浅，处理周期不长。碳是不利于渗氮的元素，故碳含 量不高的热作模具钢、塑料模具钢渗氮效果更好。能提供氮原子的气体介质较 多，渗氮介质应均匀地与零件表面接触。在可能条件下都装有风扇或气体循环 装置。

能提供氮原子的气体介质较多，但目前应用最多且便宜的是氨气

氨气采用工业用瓶装液氨即可。由于氨有强烈的刺激作用和恶臭。在空气 中的浓度超过万分之一，不仅能闻到臭味且刺激喉咙，引起咳嗽和头痛，刺激 眼睛而流泪，对人体有一定危害，

合金钢W18Cr4V模具零件渗氮的工艺过程(工艺路线)：一个合金钢 W18Cr4V模具零件，从原材料或毛坯经过各种冷热加工工序到成品的整个工艺 过程通常有十几道甚至几十道工序。这些前工序的加工质量，对渗氮质量都有 影响。合金钢W18Cr4V模具零件渗氮工序在加工过程的最后阶段。复杂或变形 小的精密合金钢W18Cr4V模具零件，渗氮前要经过消除应力退火。此外，工件 要清洗干净，表面无不利于渗氮的疵病、污垢。表面粗糙度也有一定要求。预 先热处理淬火和高温回火工序按常规工艺。合金钢W18Cr4V模具工件不需要渗 氮的表面，涂专用的防渗氮涂料

上炉：

1)上炉时应避免再次污染渗氮工件表面。

2)上炉要在工件清洗后立即进行，不宜久置。

3)工件应放在加热炉(渗氮炉)的有效加热区内。

4)工件放置或吊挂应均匀，不宜重叠、表面贴紧等不利于渗氮或放置不当而 造成过大变形。吊具应清洁，并用涂层保护，减少对氨气的催化分解作用。

放气：

上炉完毕，首先要放气，目的是：

1)排除炉内原有的空气。直接通氨气。氨气在300℃以上即完全分解。

2)检验炉子及管路系统是否漏气。

加热：.

加热宜缓慢，不因加热过快而造成炉温不均匀。大型渗氮炉，炉温应分段 控制和测量。