本发明专利技术是一种模具表面快速渗金属处理工艺，即将预热模具置于渗金属盐炉中，采用脉冲循环加热保温方式，利用热波动增加金属原子的动能来提高原子的迁移速度，并加速渗入原子在金属内的迁移速度来达到模具强化处理目的，脉冲循环加热方式有等幅脉冲工艺和阶梯脉冲工艺两种方式，克服了传统处理工艺加热时间长、温度高的缺陷，从而获得了在缩短工艺处理时间、降低工艺温度、减少环境污染、提高渗层质量、减少能源浪费等方面的显著进步和明显效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种金属模具表面的强化处理，尤其是一种模具表面快速渗金属 处理工艺。
技术介绍
模具寿命的高低是衡量模具质量的重要指标之一，它不仅影响产品质量，而 且影响生产效率和成本。因此，模具表面的强化处理日益受到人们的重视，除了 传统的钢铁热处理外，表面处理技术已经成为新兴发展起来的一门重要学科。TD (Thermal Di伍sion Carbide Coating Process)覆层处理技术(熔盐浸镶法)是热 扩散法碳化物覆层处理的简称，亦称TD熔盐渗金属技术处理，首先由日本丰田 中央研究所专利技术，是一种有效解决模具拉伤问题并可大幅提高模具寿命的表面处 理技术。其原理是将模具置于特种介质中，通过900 1000'C、保温3 10小时 的高温扩散作用，在模具表面形成一层数微米至数十微米的金属碳化物覆层，该 覆层具有硬度高(HV可达3200左右)，致密光滑，与基体冶金结合，具有极高 的耐磨、抗咬合、耐蚀等性能，与物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD) 相比，具有设备简单，投资成本低，操作方便等优点，倍受重视。在生产过程中发现渗金属工艺虽然提高了模具表面的硬度，但也存在不足， ①由于模具经长时间(3 10小时)的高温保温，造成材料晶粒粗大，导致模具 韧性下降；②由于模具材料淬火温度会高达1100 115(TC，金属盐在高温状态 下会造成挥发污染；③熔盐随渗透温度的提高氧化加剧，影响渗层质量； 长时 间的高温加热浪费能源。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提出一种利用热波动增加金属原子 的动能、以提高原子的迁移速度为基本原理，采用脉冲循环加热方式，从而达到 加速渗入原子在金属内的迁移速度、縮短工艺处理时间、降低工艺温度、减少环 境污染的一种模具表面快速渗金属处理工艺。根据上述专利技术目的，本专利技术通过以下技术方案来实现 一种模具表面快速渗 金属处理工艺，其特征在于所述的工艺为等幅脉冲工艺，该工艺包括以下步骤① 将按渗金属技术配置的金属盐在渗金属盐炉内加热熔化，并对熔盐进行净 化处理，升温至900土10。C;② 模具在750 85(TC的中温盐炉中预热，保温时间20 30分钟；③ 经预热的模具迅速挂入900士1(TC渗金属盐炉内保温，保温时间根据模具 尺寸和盐炉加热系数确定tl=A k D式中一tl——模具加热时间，分A——加热系数，取0. 3 0. 35分/毫米k——模具装炉系数，通常取1.5D——模具有效厚度 要求保温时间不少于20分钟；④ 保温后随炉升温到1000士1(TC，保温5 15分钟；⑤ 高温段保温后随炉降温到900土10。C，保温20 30分钟；⑥ 根据模具设计的材料和覆层深度要求，设置多个依次重复④、⑤等幅脉冲循环处理周期，其中最后一个周期的最后一次循环升温到模具设计的淬火固溶温 度，该温度按处理材料的热处理淬火温度低20 50'C设定，保温5 20分钟。 所述的多个等幅脉冲循环处理周期为3 10个。一种模具表面快速渗金属处理工艺，其特征在于所述的工艺为阶梯脉冲工 艺，该工艺包括以下步骤① 将按渗金属技术配置的金属盐在渗金属盐炉内加热熔化，并对熔盐进行净 化处理，升温至900土10。C;② 模具在750 85(TC的中温盐炉中预热，保温时间20 30分钟；③ 经预热的模具迅速挂入900土1(TC渗金属盐炉内保温，保温时间根据模具尺寸和盐炉加热系数确定 tl=A k D式中一tl——模具加热时间，分A——加热系数，取0. 3 0. 35分/毫米k——模具装炉系数，通常取1.5D——模具有效厚度 要求保温时间不少于20分钟； 保温后随炉升温到1000± 10°C ，保温5 15分钟； ⑤ 随炉降温到920士1(TC，保温20 30分钟；⑥ 随炉升温到1020士10'C，保温5 15分钟；⑦ 根据模具设计的材料和覆层深度要求，设置多个依次重复⑤、(D阶梯脉冲 循环处理周期，每个循环周期温度相对前次提高20 30°C，其中最后一个周期 的最后一次循环升温到模具设计的淬火固溶温度，该温度按处理材料的热处理淬 火温度低20 50。C设定，保温5 20分钟。所述的多个阶梯脉冲循环处理周期为3 5个。所述的等幅脉冲和阶梯脉冲的总渗金属加热保温时间t2根据模具覆层深度 计算总渗金属加热保温时间按t2》小时/3 5微米。与现有技术相比，本专利技术利用热波动来增加金属原子的动能、以提高在金属 内渗入原子的迁移速度为基本原理，采用了等幅脉冲和阶梯脉冲两种工艺方法， 实现金属模具表面强化处理，克服了传统处理工艺加热时间长、温度高的缺陷， 从而获得了在縮短工艺处理时间、降低工艺温度、减少环境污染、提高渗层质量、 减少能源浪费等方面的显著进步和明显效果。 具体实施例方式本专利技术一种模具表面快速渗金属处理工艺，该工艺包括等幅脉冲工艺和阶梯 脉冲工艺两种加热方式。两种加热方式都涉及预先配置熔盐，关于熔盐组成成份及其配比，根据机械 工业出版社出版的"热处理手册"第3版第1期刊载内容，熔盐按重量百分比在 渗金属盐炉内预先配制包括加入BaC165。/。、 NaC110%、脱水硼砂10%、铝粉 5%、按渗金属成份加入钛或钒或铬或铌的需要，加入钛铁粉或钒铁粉或铬铁粉 或铌铁粉10%;配制成的熔盐除渣后镇静20分钟达到脱氧净化，然后对渗金属熔盐加热升 温至900±10°C;对于根据模具尺寸和盐炉加热系数计算的保温时间，如不足20分钟的，必 须保证不少于20分钟，以确保低温段保温时间要长些，故不能少于20分钟。等幅脉冲或阶梯脉冲中，模具总渗金属加热保温时间t2根据模具设计覆层 深度要求，按t2》小时/3 5微米计算，不包括模具中温预热保温时间。总渗金 属加热保温时间t2在各道工序中的分配原则是高温时段加热保温时间短些， 低温时段加热保温时间长些。实施例1某冷挤压模具采用LD钢制造，覆层处理深度》10微米。原处理工艺是800 'C中温盐炉预热保温25分钟，快速挂入950'C高温盐炉保温5小时渗金属，升 温到110(TC保温20分钟油冷淬火。经550'C保温三次回火后测试，模具覆层厚 度13微米，表面硬度HV2800，基体硬度HRC60 6L5，晶粒度8 8.5级，总渗 金属处理保温时间t2为5小时20分。采用本专利技术的阶梯脉冲加热工艺80(TC中温盐炉预热保温25分钟，快速挂 入900。C渗金属盐炉保温30分钟，升温到IOO(TC保温15分钟，降温至93(TC保 温30分钟，升温到103(TC保温15分钟，降温至960。C保温30分钟，第三次循 环升温到1080。C保温20分钟油冷淬火。总渗金属加热保温时间t2为3小时50 分钟。经55(TC三次回火后测试，模具覆层厚度〉15微米，表面硬度HV2800， 基体硬度服C61 62.5，晶粒度〉9级。采用本专利技术，工艺时间縮短了 1小时35分钟，模具覆层增加2微米，晶粒 度提高1个等级，模具实际使用寿命提高约10%。实施例2某冷作模具用Crl2MoV钢要求覆层碳化物提高耐磨性能，覆层深度》15微 米。原处理工艺750"C中温盐炉预热保温25分钟，快速挂入IOO(TC，高温盐 炉保温8小时渗金属，保温后油冷淬火，总渗金属处理保温时间t2为8小时。 经53本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种模具表面快速渗金属处理工艺，其特征在于所述的工艺为等幅脉冲工艺，该工艺包括以下步骤： ①将按渗金属技术配置的金属盐在渗金属盐炉内加热熔化，并对熔盐进行净化处理，升温至９００±１０℃； ②模具在７５０～８５０℃的中温盐炉中预热，保温时间２０～３０分钟； ③经预热的模具迅速挂入９００±１０℃渗金属盐炉内保温，保温时间根据模具尺寸和盐炉加热系数确定： ｔ１＝Ａ.ｋ.Ｄ 式中－ｔ１－模具加热时间，分 Ａ－加热系数，取０．３～０．３５分／毫米 ｋ－模具装炉系数，通常取１．５ Ｄ－模具有效厚度 要求保温时间不少于２０分钟； ④保温后随炉升温到１０００±１０℃，保温５～１５分钟； ⑤高温段保温后随炉降温到９００±１０℃，保温２０～３０分钟； ⑥根据模具设计的材料和覆层深度要求，设置多个依次重复④、⑤等幅脉冲循环处理周期，其中最后一个周期的最后一次循环升温到模具设计的淬火固溶温度，该温度按处理材料的热处理淬火温度低２０～５０℃设定，保温５～２０分钟。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周重光，金云康，沈国盛，孙强，叶汀，
申请(专利权)人：中国兵器工业第五二研究所，慈溪市龙山汽配有限公司，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]
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