模具表面强化技术一

模具的表面处理技术模具在工作中除了要求基体拥有充足高的强度跟韧性的合理搭配外，其表面性能对模具的工作性能跟运用寿命至关紧要。

这些表面性能指：耐磨损性能、耐腐蚀性能、摩擦系数、疲乏性能等。

这些性能的改善，单纯倚靠基体材料的改进跟提升是非常有限的，也是不经济的，而通过表面处理技术，往往能够收到事半功倍的效果，这也正是表面处理技术得到快速进展的原因。

模具的表面处理技术，是通过表面涂覆、表面改性或复合处理技术，更改模具表面的形态、化学成分、组织结构跟应力状态，以取得所需表面性能的系统工程。

从表面处理的方式上，又可分为：化学方法、物理方法、物理化学方法跟机械方法。

虽然旨在提升模具表面性能新的处理技术连续涌现，但在模具制造中应用较多的重要是渗氮、渗碳跟硬化膜沉积。

渗氮工艺有气体渗氮、离子渗氮、液体渗氮等方式，每一种渗氮方式中，都有若干种渗氮技术，能够适应不一样钢种不一样工件的要求。

由于渗氮技术可形成优良性能的表面，而且渗氮工艺跟模具钢的淬火工艺有良好的协调性，同时渗氮温度低，渗氮后不需白热化冷却，模具的变形微小，因此模具的表面强化是采纳渗氮技术较早，也是应用zui广泛的。

模具渗碳的目标，重要是为了提升模具的整体强韧性，即模具的工作表面拥有高的强度跟耐磨性，由此引入的技术思路是，用较低级的材料，即通过渗碳淬火来取代较另外材料，从而降低制造成本。

硬化膜沉积技术目前较成熟的是CVD、PVD。

为了加添膜层工件表面的结合强度，现今进展了多种加强型CVD、PVD技术。

硬化膜沉积技术zui早在工具（刀具、刃具、量具等）上应用，效果，多种刀具已将涂覆硬化膜作为标准工艺。

模具自上个世纪80时代开始采纳涂覆硬化膜技术。

目前的技术条件下，硬化膜沉积技术（重要是设备）的成本较高，依旧只在一些精密、长寿命模具上应用，假如采纳建设热处理中心的方式，则涂覆硬化膜的成本会大大降低，越来越多的模具假如采纳这一技术，能够整体提升我国的模具制造水平。

第二节模具表面处理工艺概述模具是现代工业之母。

随着社会经济的发展，特别是汽车、家电工业、航空航天、食品医疗等产业的迅猛发展，对模具工业提出了更高的要求。

如何提高模具的质量、使用寿命和降低生产成本，成为各模具厂及注塑厂当前迫切需要解决的问题。

模具在工作中除了要求基体具有足够高的强度和韧性的合理配合外，其表面性能对模具的工作性能和使用寿命至关重要。

这些表面性能指：耐磨损性能、耐腐蚀性能、摩擦系数、疲劳性能等。

这些性能的改善，单纯依赖基体材料的改进和提高是非常有限的，也是不经济的，而通过表面处理技术，往往可以收到事半功倍的效果；模具的表面处理技术，是通过表面涂覆、表面改性或复合处理技术，改变模具表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态，以获得所需表面性能的系统工程。

从表面处理的方式上，又可分为：化学方法、物理方法、物理化学方法和机械方法。

在模具制造中应用较多的主要是渗氮、渗碳和硬化膜沉积。

◆提高模具的表面的硬度、耐磨性、摩擦性、脱模性、隔热性、耐腐蚀性；◆提高表面的高温抗氧化性；◆提高型腔表面抗擦伤能力、脱模能力、抗咬合等特殊性能；减少冷却液的使用；◆提高模具质量，数倍、几十倍地提高模具使用寿命。

减少停机时间；◆大幅度降低生产成本与采购成本，提高生产效率和充分发挥模具材料的潜能。

◆减少润滑剂的使用；◆涂层磨损后，还退掉涂层后，再抛光模具表面，可重新涂层。

在模具上使用的表面技术方法多达几十种，从表面处理的方式上，主要可以归纳为物理表面处理法、化学表面处理法和表面覆层处理法。

模具表面强化处理工艺主要有气体氮化法、离子氮化法、点火花表面强化法、渗硼、TD法、CVD化学气相淀积、PVD物理气相沉积、PACVD离子加强化学气相沉积、CVA铝化化学气相沉积、激光表面强化法、离子注入法、等离子喷涂法等等。

下面综述模具表面处理中常用的表面处理技术：一、物理表面处理法：表面淬火是表面热处理中最常用方法，是强化材料表面的重要手段，分高频加热表面淬火、火焰加热表面淬火、激光表面淬火。

模具材料及表面强化处理1引言模具是工业生产中必不可少的工具，它们在制造产品的过程中起着至关重要的作用。

模具材料的选择和表面强化处理对于模具的性能和寿命有着重要的影响。

本文将介绍常见的模具材料以及常用的表面强化处理方法。

一、模具材料1.1 铸造模具材料1.1.1 灰铁灰铁常用于生产小型模具，其具有良好的耐磨性和可加工性。

然而，由于其脆性较高，不适用于生产大型模具。

1.1.2 钢钢是最常用的模具材料之一，具有良好的强度和耐磨性。

根据工作条件的不同，可以选择碳素钢、合金钢或工具钢作为模具材料。

1.1.3 铝合金铝合金模具具有较低的密度和良好的导热性能，适用于高速冲压和热压成型。

1.2 塑料模具材料1.2.1 铝合金铝合金模具用于生产小型塑料制品，如手机壳等。

它具有良好的导热性和低重量，适用于高速注塑。

1.2.2 硅橡胶硅橡胶模具适用于制造高精度的塑料制品，如光学镜片。

它具有较低的粘附性和高弹性，便于脱模。

二、表面强化处理方法2.1 热处理热处理是常用的表面强化处理方法之一，通过控制材料的加热和冷却过程，使材料的组织结构得到改善，提高其硬度和耐磨性。

2.2 表面喷涂表面喷涂是一种常见的表面强化处理方法，通过在模具表面喷涂一层具有高硬度和耐磨性的材料，如陶瓷涂层或金属涂层，增加模具的寿命和耐磨性。

2.3 氮化处理氮化处理是一种提高模具硬度和耐磨性的表面强化处理方法。

在高温下，将模具表面与氨气反应，形成氮化层，提高模具的硬度和耐磨性。

2.4 氧化处理氧化处理是一种常用的提高模具抗氧化性能的表面强化处理方法。

通过在模具表面形成氧化层，阻止金属与氧气的直接接触，降低模具的氧化速度。

三、结论模具的材料选择和表面强化处理对于模具的性能和寿命有着重要的影响。

灰铁、钢和铝合金是常用的铸造模具材料，而铝合金和硅橡胶是常用的塑料模具材料。

常见的表面强化处理方法包括热处理、表面喷涂、氮化处理和氧化处理，通过这些方法可以提高模具的硬度、耐磨性和抗氧化性能。

模具表面喷丸强化随着现代工业技术的发展，对于模具使用性能提出了更高的要求。

努力缩短模具的生产周期提高模具的质量，延长模具寿命，直接或间接带来的社会效益和经济效益是难以估量的。

材料和热处理是影响模具质量、性能和使用寿命最重要的内在因素。

60%模具的早期失效，是由材料和热处理的因素造成的。

为了提高模的强度及模具的耐磨性，充分挖掘模具材料的性能潜力，延长模具服役寿命，采取了许多有效的措施，从省能源、省资源、充分发挥材料的性能潜力，获得特殊性能和最大技术经济效益出发，发展和应用表面强化工艺技术是提高模具使用性能和寿命的极重要的发展方向，喷丸强化就是其中的一项经济、简便而有效的模具表面处理工艺方法，值得大力推广。

喷丸强化是借助于硬丸粒，高速、连续锤击金属表面，使其产生强烈的冷作硬化。

通过喷丸可以明显改变金属表面的应力状态、显微硬度、表层的微观形貌和相成分，从而提高模具的疲劳强度、抗冲击磨损及抗应力腐蚀性能。

喷丸还可改变模具的表面粗糙度，并有效地去除电火花加工而产生的表面变质层。

喷丸强化方法简单易行，节约能源，适用于落料模、冷作模、冷镦模和热锻模等以疲劳失效形式为主的模具，如锻模服役时，要经受弯曲和热膨胀，常发生因局部屈服而导致显微裂纹，喷丸处理产生压应力能推迟显微裂纹的形成，从而延迟模具龟裂发生，模具经喷丸强化后使用寿命情况如表1所示。

喷丸强化原理喷丸过程就是大量弹丸喷射到零件表面上的过程，而弹丸喷射到零件表面上有如无数小锤对表面锤击，因此，金属零件表面产生极为强烈的塑性形变，使零件表面产生一定厚度的冷作硬化层，称为表面强化层，此强化层会显著地提高零件在高温和高湿工作下的疲劳强度。

零件表面形成的强化层之所以会改善其疲劳性能，其原因是在此层内有着完全不同于基体（即零件心部）的应力状态及组织结构，一般地说零件疲劳强度的提高与表面强化层内以下三个因素有关：（1）表面层的宏观残余应力；（2）表面层的微观应力；（3）表面层的微细嵌镶组织。

浅谈模具钢H13的表面强化技术及发展趋势摘要随着高科技的迅猛发展，人们改善材料的性能，扩大其能力，延长了零件的使用寿命和设备，以改善经济，提出了更高的要求。

失败的许多部分是由于该材料的表面不能由于服务的苛刻条件下，如磨损，腐蚀和表面氧化指南。

提高材料的表面性能，延长机件的使用寿命和材料起着非常重要的作用，它诞生于表面强化技术是潜力得到了快速发展，已被广泛重要性，成为当前材料科学研究中的重点领域之一。

H13钢是最具代表性的热作模具之一，其传统的热处理工艺得到不断完善和优化的表面改性工艺打破了传统的表面热处理的限制，在表面涂层和高能束表面处理方面得到了极大的发展。

本论文选题的意义主要在于通过对模具钢H13的表面强化技术的综述，总结出为提高模具寿命的表面强化方法、工艺及发展趋势。

应用各种表面强化技术可以充分发挥材料的潜力、节约能源；制备特殊的表面强化层;提高经济效益。

关键字：模具钢；表面强化；H13AbstractWith the rapid development of high technology , it improve the performance of materials, expanding its ability to extend the life of parts and equipment to improve the economy, put forward higher requirements. Many parts of the failure is due to the surface of the material can not be due to the harsh conditions of service , such as wear, corrosion and surface oxidation guide . Improve the surface properties of materials to extend the life of parts and materials plays a very important role, it was born in the surface potential of enhanced technology has been rapid development , has been widely importance , become the focus in the field of materials science one .H13 steel is one of the most representative of hot die , its traditional heat treatment process has been continuously improved and optimized surface modification technology to break the traditional limitations of surface treatment , surface coating and high-energy beam surface treatment has been great development. The significance of this topic by topic lies mainly H13 tool steel surface enhanced technical review , summed up in order to improve surface hardening methods, processes and trends die life . Application of surface enhancement technology can realize the full potential of materials, energy saving ; preparation of special surface hardening layer ; improve economic efficiency .Keywords: mold steel;surface hardening;H13目录摘要 (2)Abstract (3)1 H13模具钢应用及模具表面强化技术的综述 (5)1.1综述H13在模具行业的广泛应用 (5)1.2模具表面强化技术的必要性 (6)2 H13模具钢不改变表面化学成分的强化技术的综述 (8)2.1综述不改变表面化学成分的强化技术原理及介绍应用现状 (8)2.2激光处理和表面镀膜的原理及应用 (8)2.2.1 激光表面处理 (8)2.2.2 表面镀膜处理 (8)3 H13模具钢改变表面化学成分的强化技术的综述 (10)3.1综述改变表面化学成分的强化技术原理及应用现状； (10)3.2离子化学处理和渗金处理的原理及应用 (10)4 H13模具钢表面强化技术对比剂发展趋势 (12)5 结束语 (13)参考文献 (14)1 H13模具钢应用及模具表面强化技术的综述1.1综述H13在模具行业的广泛应用模具材料模具行业是最重要的技术和物质基础，其性能，质量，服务模具，模具制造周期以及工业产品的生命高档，多元化，个性化的和具有决定性意义的增值发展方向，因而模具材料的研究一直是各国的重视。

第9章模具的热处理及表面强化技术模具热处理及表面强化是模具制造中的关键工艺之一，直接关系到模具的制造精度、力学性能(如强度等)、使用寿命以及制造成本，是保证模具质量和使用寿命的重要环节。

模具在实际生产使用中表明，在模具的全部失效中，由于热处理不当所引起的失效居于首位。

在模具设计制造过程中，若能正确选用钢材，选择合理的热处理及表面强化技术工艺，对充分发挥材料的潜在性能、减少能耗、降低成本、提高模具的质量和使用寿命都将起到重大的作用。

当前模具热处理技术发展较快的领域是真空热处理技术和模具的表面强化技术。

9.1模具的热处理9.1.l模具钢的热处理模具钢的热处理工艺是指模具钢在加热、冷却过程中，根据组织转变规律制定的具体热处理加热、保温和冷却的工艺参数。

根据加热、冷却方式及获得组织和性能的不同，热处理工艺可分为常规热处理、表面热处理（表面淬火和化学热处理等）等。

根据热处理在零件生产工艺流程中的位置和作用，热处理又可分为预备热处理和最终热处理。

模具钢的常规热处理主要包括退火、正火、淬火和回火。

由于真空热处理技术具有防止加热氧化、不脱碳、真空除气、变形小及硬度均匀等特点，近年来得到广泛的推广应用。

1.退火工艺退火一般是指将模具钢加热到临界温度以上，保温一定时间，然后使其缓冷至室温，获得接近于平衡状态组织的热处理工艺。

其组织为铁素体基体上分布着碳化物。

目的是消除钢中的应力，降低模具材料的硬度，使材料成分均匀，改善组织，为后续工序(机加工、冷加工成形、最终热处理等)做准备。

退火工艺根据加热温度不同可分为：1）完全退火将模具钢加热到临界温度A c3以上20~30℃，保温足够的时间，使其组织完全奥氏体化，然后缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。

其目的是为了降低硬度、均匀组织、消除内应力和热加工缺陷、改善切削加工性能和冷塑性变形性能，为后续热处理或冷加工做准备。

2）不完全退火将钢加热到A c1~A c3（亚共析钢）或A c1~A ccm（过共析钢）之间，保温一定时间后缓慢冷却，以获得接近于平衡组织的热处理工艺。