模具采用渗金属的化学热处理方法，可使表面获得特殊性能，以满足模具的多种使用要求。

模具的渗金属方法主要包括渗铬、渗钒、渗铌、渗钛等工艺，均可应用于冷作模具和热作模具。固体渗金属法、真空渗金属法等，可在模具钢的表面获得一层高硬度碳化物层，渗层硬度高达1800～3200HV，使模具表面的耐磨性、耐热性、耐蚀性、抗冷热疲劳性能都显著提高。渗金属技术尤其适用于冲裁模、冷挤压模、压铸模等，可使其模具寿命提高几倍至十几倍。

1.模具的渗铬技术

渗铬是在模具表面渗入铬的化学热处理。渗铬可提高模具表面耐蚀、抗氧化、耐磨损等性能。模具常用固体渗铬法（粉末渗铬法）和真空渗铬法。模具渗铬后可显著提高寿命，尤其是在热态工作或者受强烈磨损的模具，如锤锻模、压铸模等热作模具，以及拉深模等冷作模具和塑料模具。

（1）固体渗铬法（粉末渗铬法） 将模具埋放在装有渗铬剂的容器中，严格密封后加热到渗铬温度并保温，使活性铬原子渗入模具的表面。常用的渗铬剂由铬粉或铬铁粉、氧化铝及氯化铵等组成。

固体渗铬工艺：渗铬温度为1050～1100℃，保温时间为6～12h。对于低碳钢和高碳钢渗层厚度分别为0.05～0.15mm和0.02～0.04mm。

实例 3Cr2W8V钢热作模具的渗铬热处理。

渗铬热处理工艺：1050℃×15h渗铬；550℃×1h预热，1050℃加热后淬入热油，冷至100～200℃出油；用沸腾的Na₂CO₃液体清洗1h；上冲头经550℃×3h（冲头顶部先于650℃×0.5h回火）回火后出炉，空冷至室温后再进行180℃×2h回火；下模再进行650℃×3h回火。经上述处理后，模具寿命较常规热处理提高7～8倍。

（2）真空渗铬法 将模具埋入装有渗铬剂（渗铬剂与粉末渗铬法相同）的渗铬罐中，放入真空炉中边抽真空边加热升温，在加热保温阶段要求真空度保持在13.33Pa以下。真空渗铬具有渗层质量高、时间短、渗铬剂消耗少等优点。

（3）渗铬技术的应用 T8、Cr12钢拉深模经渗铬处理[渗剂（质量分数）：铬粉50%+氧化铝48%+氯化铵2%]，渗层表面硬度为1560HV0.2，提高模具寿命3～10倍，具体应用效果见表12-22。

表12-22 模具渗铬技术的应用效果

2.模具的渗钒技术

渗钒是在一定温度下将模具置于能产生活性钒原子的介质中，使钒渗入模具表面的化学热处理。模具常用液体渗钒工艺。液体渗钒可在中、高碳钢或合金钢表面形成硬度为2800～3200HV的钒碳化物覆层，以提高模具的耐磨性和抗咬合性能。(www.daowen.com)

渗钒技术常用于冷作模具的表面强化处理，可获得高的耐磨性、较低的摩擦因数、优异的抗黏着性，在热挤压模上也得到了应用。

（1）渗剂及工艺 渗钒可在高温坩埚电阻炉内进行。渗钒盐浴成分（质量分数）：Na₂B₄O₇80%～85%+钒铁（含钒43%）15%～20%。盐浴呈碱性（pH=9）。

渗钒模具材料有T8、T10、CrWMn、Cr12、W18Cr4V和45钢等。模具渗钒温度为850～1000℃，渗钒时间为2～6h。模具渗钒后可空冷、油冷或水冷。

（2）应用 盐浴渗钒可以用于冲裁模、弯曲模、挤压模、拉深模、切边模、冷镦模、制管模和粉末冶金模等各种冷作模具，使用寿命与渗氮的模具相比，可提高几倍至几十倍。例如，M20六角螺母冷镦凹模，经渗钒后的寿命为15万件，比常规热处理的模具高9倍，比盐浴渗硼高0.5倍，且无剥落和起皮现象。

3.模具的铬钒共渗技术

铬钒共渗是在一定温度下将铬、钒两种元素同时渗入模具表面的化学热处理。该工艺可以提高模具表面抗高温氧化性及耐磨性，但共渗层薄，不适合较大载荷下工作的模具。

实例 5CrNiMo钢制热作模具的铬钒共渗。

1）渗剂成分（质量分数）：Cr-Fe50%+Al₂O₃43%+NH₄Cl2%+钒粉5%。

2）工艺与效果。铬钒共渗工艺：共渗温度为1050℃，共渗时间为5h。5CrNiMo钢制热作模具经铬钒共渗后，抗高温氧化能力比常规处理提高3倍，耐磨性更好，使用寿命显著提高。

4.模具的渗铌技术

模具渗铌后，表面形成铌碳化物渗层。铌渗层具有很好的耐蚀性和抗氧化性能。与铬渗层相比，铌渗层更薄，但渗层硬度更高、耐磨性更好。渗铌方法主要有液体渗铌法和固体渗铌法。

实例 Cr12MoV钢制油底壳拉深模，原工艺为1000℃加热油淬，回火，模具寿命2万件左右；采用盐浴渗铌后，模具寿命提高到18万件。其热处理工艺：1050℃×6h渗铌，油淬；200℃×4h×2次回火。