对模具采取的表面强化方法,应有助于提高其性能,并可进一步提高其使用寿命。
(1)提高模具表面的耐磨性 模具钢的耐磨性与钢中碳化物的类型和数量有关,但即使是高碳高铬类模具钢,其耐磨性有时仍不能满足要求。如果采用合适的表面强化方法,则可以大幅度地提高模具表面的耐磨性。有资料表明,气体氮碳共渗可使高速工具钢表面的耐磨性提高2~5倍,如果对其表面进行渗硼、渗钒或镀碳化钛处理,则耐磨性更高。
(2)使耐磨性与韧性良好配合 对有些模具材料来说,提高强韧性往往要以损失耐磨性为代价。解决这个矛盾的方法是选择合适的模具材料,先对其进行适当的热处理以使其获得最佳强韧性基体,然后再通过表面强化的方法来提高其表面耐磨性。例如,缝纫机梭子的冷挤压凸模,原采用高速工具钢W18Cr4V制造,模具在使用过程中经常碎裂,使用寿命极不稳定;改用基体钢6Cr4W3Mo2VNb钢后虽然韧性大大改善,但耐磨性不足,使用寿命仅1.6万件;后改为6Cr4W3Mo2VNb钢淬火后加气体氮碳共渗处理,其使用寿命达到了2.68万件,说明基体的强韧性与表面耐磨性达到了良好的配合。
(3)提高抗咬合能力 拉深、挤压等类模具在工作过程中常发生“冷焊”现象,这是由于模具表面抗咬合能力所造成。解决这类问题的一个很有效的方法就是通过表面处理来降低模具表面的摩擦系数并提高模具表面的抗咬合能力。适当的表面处理方法可以使模具表面疏松、内部有微孔,不但有利于降低模具的表面摩擦系数,而且微孔中的油还可以改变润滑状况,提高其抗拉毛、烧伤和咬合能力。如表面渗硫就具有这类特性。(www.daowen.com)
(4)改变表面应力状态 模具钢经过淬火、回火后,表面处于拉应力状态,如果表面应力过大,将促使裂纹的形成。然而,利用表面处理方法则可以改变模具表面的这种应力状态,使表面承受的拉应力为转变压应力,从而延迟疲劳裂纹的产生和扩展,提高模具的冲击疲劳失效抗力,延长模具的使用寿命。这是仅靠更换模具材料和改变热处理工艺所不能做到的。例如,电子束相变强化表面和表面真空渗氮处理均可使模具表面形成600~800MPa的残余压应力。
(5)提高抗氧化性和耐蚀性 一些热作模具和塑料模具在使用过程中存在氧化和腐蚀问题,而仅靠模具材料本身固有的性能往往难以克服这些缺陷,故常常需要利用表面强化处理的方法来弥补。例如,塑料模具钢表面镀铬就可使其具有较好的耐蚀性。
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