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      模具氣體氮化產生的缺陷及對策

      時間:2020-01-17? 來源:青島豐東熱處理 ?作者:青島豐東熱處理 點擊:
      目前,氣體氮化已在模具生產中得到廣泛應用。它可顯著提高模具的表面硬度、耐磨性、抗咬合性、抗腐蝕性能和疲勞性能。一般熱作模具鋼(凡回火溫度在 550?650℃的合金工具鋼)都可在淬火、回火后在低于回火溫度的溫度區內進行滲氮;一般碳鋼和低合金鋼在制作塑料模具時可以在調質后的回火溫度下滲氮;一些 特殊要求的冷作模具也可以在氣體滲氮后再進行淬火、 回火熱處理。
      但是由于種種原因,模具氣體氮化后會出現滲氮層硬度低、滲氮層淺、滲氮層硬度不均勻、滲氮后模具表面有氧化色、滲氮層不致密、滲氮層脆性大、滲氮模具變形、模具表面出現網狀和針狀氮化物等缺陷,嚴重影響了模具使用壽命。
      因此研究模具滲氮層缺陷,分析其產生的原因,探討減少和防止氣體滲氮缺陷產生的工藝措施,對提高模具的產品質量,延長模具使用壽命具有十分重要的意義。
      一、模具滲氮層硬度偏低
      模具滲氮層硬度偏低將會降低模具的耐磨性能,并 減少模具的使用壽命。
      1.模具滲氮層硬度偏低的原因
      (1)模具鋼成分不符,模具預先調質處理硬度過低。
      (2)模具氣體滲氮前未除掉其表面的油污、脫碳層和氧化皮。
      (3)滲氮爐密封不良、漏氣或初用新的未經滲氮的滲氮罐及工夾具。
      (4)滲氮時爐溫偏高或者在滲氮第一階段的NH3 分解率過高,即爐內氮氣氛過低。
      2.對策
      (1)嚴格材料入庫檢驗,化學成分應符合滲氮鋼標準。
      (2)在模具預先調質處理時,要適當降低淬火后的回火溫度,提高模具的基體硬度。
      (3)模具加工時應去除原材料脫碳層和氧化皮;模具滲氮前應除凈表面油污或銹跡,或進行噴砂處理。
      (4)滲氮爐要密封,漏氣的滲氮罐應及時更換,新滲氮罐要進行預滲氮,爐罐和夾具使用11-12爐次應退氮一次。
      (5)模具裝爐后應緩慢加熱,在滲氮第一階段應適當加大氨流量以便適當降低氨分解率。
      (6)對因滲氮層含量較低的模具可進行一次補充滲氮。其補充滲氮工藝為:滲氮溫度510-530℃,保溫時間8-10h,氨分解率控制在20%-30%。
      二、模具滲氮層硬度不均勻或有軟點
      模具滲氮層硬度不均勻或有軟點將會使模具在使用時性能不穩定,薄弱區域首先磨損較多,造成整個模具的早期損壞失效,嚴重影響模具的使用壽命。
      1.模具滲氮層硬度不均勻或有軟點的原因
      (1)模具原材料化學成分不均勻,偏析嚴重,晶粒粗大,存在奧氏體呈長條狀,鐵素體呈大塊狀,鐵素體保留在模具調質熱處理中。
      (2)由于滲氮爐上、下不均衡加熱或氣流不通暢,爐內溫度不均勻。
      (3)NH3氣管道局部堵塞,影響NH3氣不暢,爐氣不均勻。
      (4)滲氮塑料模具未經調質預處理或雖經調質處理,因淬火加熱溫度過高,導致晶粒粗大,或淬火溫度過低,鐵素體未溶解,保留在淬火組織中。
      (5)模具裝爐前未很好地清理表面油污;滲氮爐內模具裝載太多或爐內模具間距太小,部分有接觸。
      2.對策
      (1)選擇合適滲氮鋼,嚴格進行模具鋼材料成分和金相組織檢查。
      (2)嚴格控制滲氮爐內上、下區爐溫,使其始終保持在同一溫度區內。
      (3)滲氮前應定期檢查和清理管道,保持管道的通暢。
      (4)塑料模具預處理時,應嚴格控溫,保證正常調質處理溫度。
      (5)模具裝爐前需用汽油或酒精等脫脂,經過清洗后的模具表面不能有油污或其他臟物。
      (6)模具裝筐時,模具間應保持一定距離,嚴防模具工作面接觸和重疊。
      (7)滲氮爐要密封好,爐內氣氛循環要充分,對漏氣的滲氮罐應及時更換。
      三、模具滲氮層淺
      模具滲氮層淺將會影響模具的耐磨性,縮短模具的使用壽命。
      1.模具滲氮層偏淺的原因
      (1)模具滲氮第一階段NH3氣分解率不穩定,過高或過低。
      (2)滲氮第二階段溫度過低和保溫時間不足。
      (3)模具裝爐不當,工件相互之間接觸,NH3氣流不暢。模具裝爐前未清除油污。
      (4)爐子密封不好,漏氣。
      (5)塑料模具滲氮前未進行調質處理。
      (6)滲氮罐和夾具使用過久未退氮。
      2.對策
      (1)嚴格控制裝爐前模具表面質量、裝爐量、氮氣氛、滲氮時間和溫度。
      (2)加強滲氮密封,保證爐內氣氛循環正常,要經常疏通管道,確保NH3氣流暢通。
      (3)塑料模具滲氮前必須進行調質預處理,以便得到均勻細密的回火索氏體組織。
      (4)嚴格執行模具滲氮工藝,應確保和穩定NH3分解率;提高滲氮第二階段擴散滲氮溫度和保溫時間。
      (5)對已經出現滲氮層偏淺的模具,可進行補充滲氮,即嚴格按滲氮第二階段工藝進行滲氮。
      本文簡要論述模具氮化中存在的缺陷特征、危害性、產生的原因及其預防措施。
      只要我們嚴格執行滲氮工藝,對發生的缺陷認真分析原因,采取相應的對策,就會減少缺陷的產生,提高模具氮化的質量,延長模具的使用壽命。

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