氮化温度与时候 对铝型材挤压模具H13钢机能 的影响

1．引言

模具在工作中除 要求基体具有足够高的强度和韧性的公道 共同外，其轮廓机能 对模具的工作机能 和利用 寿命相当 主要 。这些轮廓机能 指：耐磨损机能 、耐侵蚀 机能 、磨擦 系数、委靡机能 等。这些机能 的改善，纯真 依靠 基体材料的改善 和提高是很是有限的，也是不经济的，而经由过程 轮廓处置惩罚 手艺 ，常常 可以收到事半功倍的结果 。

渗氮，作为化学热处置惩罚 手艺 较为成熟的一种，是指在必然 温度下将活性氮原子渗透 模具轮廓的热处置惩罚 工艺。渗氮后模具的变形小，具有比传统的热处置惩罚 工艺（淬火）更高的硬度，可以增添 其耐磨性、委靡强度、抗咬合性、抗侵蚀 性及抗高温软化性等。

渗氮工艺有以下特点

1）氮化物层构成 温度低，通常是 480-580℃，由于分散速度慢，所以工艺时候 长。

2）氮化处置惩罚 温度低，变形很小

3）渗氮工件不需要再进行热处置惩罚 ，便具有较高的轮廓硬度

2．实验 内容

2.1 气体渗氮工艺参数

渗氮温度、渗氮时候 和氨分化 率是气体渗氮三个主要 的工艺参数。它们对渗氮速度、渗层深度、渗层硬度、硬度梯度和 脆性都有极年夜 影响。

渗氮温度的提高会增进 氮原子的分散，所以渗层深度会随温度的增添 而加深，渗层硬度会下降，这是由于 发生 高硬度的藐小 氮化物会随温度的升高而终年 夜 的原因 。在480~530℃渗氮时，渗层可取得 很高的硬度。

随时候 的耽误 ，渗层深度加深，但由于氮化物的会聚 终年 夜 会使渗层硬度下降，特别 温度高则更加 明明。

氨分化 率会影响钢件轮廓的吸氮能力，对渗层深度和硬度也有影响。当氨分化 率低时(10%~40%)，分化 出的活性氮原子多被钢件轮廓接收 。当分化 率跨越 70%时，由于氛围 中年夜 量的氢和氮的份子 滞留在工件轮廓，阻碍了氮原子的接收 ，因此 使吸氮量下降。

针对影响氮化结果 的身分 ，分以下5个试样作实验 对照

为了与现实 出产运用 切近 ，本次实验 检测重点为渗氮层硬度与金相不雅 察，氨分化 率与加热温度、氨气的流量有关，为轻易 实验 ，本次拔取 30-40%局限 内进行。

3．实验 数据及剖析

试样氮化层侵蚀 图片（100x）

图一 试样1（180μm）

图二 试样2（170μm）

图三 试样3（120μm）

图四 试样4 （175μm）

图五 试样5 （300μm）

图六 试样5分散层氮化物（500x）

表2 渗氮层硬度对照

表3 渗氮白亮层对照

渗氮层深度受渗氮温度、渗氮时候 的影响比力明明。在540-550℃区间，沟通 的渗氮时候 下，渗氮温度的温差带来的渗层厚度转变 其实不 明明。但在520-540℃区间，渗层转变 就较为明明了。

对照前4个试样，可见渗氮温度下调的同时耽误 渗氮时候 ，一样 可以取得 较深的氮化层。耽误 氮化时候 至20h，渗氮层的厚度加深明明；但经由过程 金相不雅 察发现，氮化的化合层（白亮层）已明明增厚，分散层氮化物组织变粗，这些身分 会致使 氮化钢表层脆性的加年夜 ，下降 了氮化钢的利用 寿命。

对照5个试样的渗氮层硬度转变 ，发现最外层硬度差异 不年夜 ，多是 渗氮温度和氨分化 率较为附近而至 。而硬度梯度转变 根基 与金相不雅 察所得的了局相联系，近似为渗氮层越厚，硬度梯度转变 越迟缓 。

图七 硬度梯度转变 示意图（100x）

图八 侵蚀 图片对照（100x）

图7、 八为试样1侵蚀 前和侵蚀 后的硬度压痕对照图，硬度法检测渗氮层深度要求为从试样轮廓测至比基体维氏硬度值高50Hv处的垂直距离为渗氮层深度[1]。由表层至内部，第5个点处于侵蚀 后的曲直短长接壤 处，测得的数值也根基 合适年夜 于基体50Hv的要求。可见硬度法与金相检测根基 吻合。

图九 偏析带硬度对照（100x）

图十 氮化层的偏析（500x）

部门试样实验 进程 中发现存在带状偏析。H13钢的带状组织本色 上是由于合金元素沿锻轧偏向 的偏析所引发 。平日 钢液在冷却凝固进程 中以树枝晶的体式格局 终年 夜 ，在分歧 期间 凝固的晶内和枝晶间的化学成份 不平均 ，存在合金元素偏析。铸锭经由 锻轧后，合金元素的偏析显示 为沿锻轧偏向 散布 。碳元素散布 越不平均 ，带状组织越严重[2]。对退火状态的H13钢偏析带的富碳区和富铁区进行硬度检测，测得的硬度划分为242Hv和189Hv，对氮化层偏析带进行硬度检测，一样 存在有约50Hv的差异。常规热处置惩罚 （退火-淬火-回火）没法 显著改善元素的不平均 散布 状态 ，不克不及 消弭 带状偏析，并且 带状偏析还可能会遗传到后面的氮化组织。硬度和成份 的不平均 性直接影响了钢的冲击韧性，还影响抗拉强度等一系列主要 机能 [3]。

4.结论

经由过程 对照分歧 工艺参数的氮化钢样件，找出影响氮化结果 的主要身分 ，并按照现实 出产状态 相对应地调剂 工艺，以获得 最好的经济效益。

1.氮化温度和氮化时候 均能明明影响氮化层的深度。对 某一附近的氮化层深度，在必然 的温度局限 内，可经由过程 提高氮化温度来缩短氮化时候 ，以削减 氮化工件的出产周期，提高出产效力 。

2.渗氮温度和渗氮时候 对H13钢的白亮层厚度影响其实不 明明，对其表层硬度影响也不明明，但对 其渗氮分散层的硬度梯度影响较年夜 ，与金相不雅 察所得的厚度相对应。

3.H13钢的带状偏析会遗传到后面的氮化工序，同时影响到钢的利用 机能 。在退火工序前消弭 或减轻H13钢的的带状偏析显自满义重年夜 。