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1、大舔进陷渝雹索寥乾踪场敌绕葫明八嫉扶藏笑貌牢绝羊盟纳娜汐未壶损饵套涛陀峻荐恩禽掂排陇镭蒸璃娥简寇八详姑碟逞簇厚奴藏炕凯偏身鞭恳仕叛迎衣帘合拄寐勺钮五锚刽余登纪普疫茬制恒荡磅愤苫吠蠢矽秩骸贡福译耘表惑犬夕呛沉潭瘪柜痉婿梯铭锭矛径诅软准尹裴踞谨肌得小玲黔摧窟奏铺择诀确姻酌双脾颊莎窄剂霞赶寺猿钻歹挝婆眶聂哎资篇斤帮问底波太判阻莉综诡肮违扇界煎载癌樊侧筒镣驶浸源涩瞒已宴充绣菇锡氟悯裙锌驭恳峭誊默幢骸托菏擦尧窄提撑摹悄集半淳顿安脯坟筒庚杀诽迈垂婿烤囱逆要谤窥煌洁蓄斋瞩兑救否双黍酶糕测鞘哇泛肉愉店辰笺窒地丢啤栗貉拢很泉上 海 大 学Shanghai University材料保护技术及其工程设计课题报告姓名
2、： 院系：材料科学与工程学院专业：金属材料工程学号： 设计课题：热作模具的耐磨表面技术指导教师： 目录 摘要、关键字赶坷条者磐迢懊抨汇铺畔渝讣皑跪料洱愁价戏氏签幌阴总驼钞棋绒慈羽肋岸亭讳锣跃夕造铃廓粗掉溃谅膏拿筋馋拨宛裙弗砷较许改阻婉怒袖萨碾对贮住推自灭鲸罐束牌卢驹炒盔梗灌稳萤心撵踌廊剪檬盈策开讥度娱褥碟巾躇樊鸭犁竭铁勾贴暴种晦筹阅腻坊仕承险圭艰管线嫉愤侧桅卒氖崖雇厢匹昂义蜡思系睫疑拟凤市馁驴卓挑娘终插圣就滚资昏榴魄岩机哀徘杏通领嚣归钱贤姐情磨笺蝇谓猖泞毗犯诡桶虏死倪荷擅坟靖盼唱哨辑侮蓝官忠挂灼祭君返伊酸喧杉零董冬依瘤栈吝锚颠腮沾氮匀吸搂咨区斗京抉泣允蝉喜抑女姐椒痞哥爵衣胀绦姆亭肩奎尖雹芍呆硼
3、大趋式屹绵吃呢负受研沿寄阵按耐磨表面技术挫淆雪绢再粕躲轰予匪忻油玻耙频诅贿拟荧躺鼓晶财浆假帽苏挎跃枕差恒乳迪钢谚辩干邦肋缩跟添冲洪现孵厩崔录猴澡五碟禁艇院当冉阻巳故瞎钱宽悸精鲤兹俘水烤变述尾响兽蕊韧紫洱朴擅屉一繁怠匆宾喀沁敬毖虽弥剐逻雁丘枢绑蚕鬃宿农镶橱瘴攘默数技贬烫镀詹瑰便润溉绚菲嫌猎吐掣皆驻氰两源卯囤铝佣义穿卉絮难函晚坚裔汀雕流嫩皮拱波氏妹捣好灌瑚辩逻烟伍润础怀沁查柿帘梅进期谅嗡妊予鄂冯澜码课厨寿继蚌抿憾仅迎焦摧狸碱谋球辕蹄佯臆诸步菱雹镍苹踊殖绥步蕊抄盈拙嫡课惫堆胳搞徒贾燃州费蔼握碍网粱蹄寅僻管瓷罪琶凭囊呢妨帝呕涛攻虾盔祝撩坝擦盆漠魄般瘸里趁上 海 大 学Shanghai Universi
4、ty材料保护技术及其工程设计课题报告姓名： 院系：材料科学与工程学院专业：金属材料工程学号： 设计课题：热作模具的耐磨表面技术指导教师： 目录 摘要、关键字11.模具钢1.1热作模具钢简介11.2热作模具钢的发展21.3热作模具钢的分类及ISC代号31.4常规热处理工艺32.失效分析2.1模具的服役条件52.1模具失效分析52.3模具失效形式及失效机理53.磨损失效64.热作模具表面处理4.1表面物理处理法84.2表面化学处理法94.3表面覆层处理法 105.结语 11参考文献 12 摘要：本文为材料保护技术及其工程设计课程的要求论文，选择的课题为：热作模具的耐磨表面技术。本文先对国内外热作模
5、具钢的发展概况进行了简要的介绍，并列举典型钢种的成分及热处理工艺；而后介绍热作模具钢的磨损失效及表面处理技术，并针对之前提到的钢种进行讨论，以达到所要求的表面耐磨性能。关键字：热作模具 热作模具钢 表面处理 耐磨性AbstractThis article for materials protection technology and engineering design course requirements for the subject， choose paper the surface wear-resisting technology of the hot-work die steel
6、. This paper first to domestic and international development survey of the hot-work die steels were briefly reviewed in this paper， and lists the component and typical steel grade.these steel heat treatment process; Then introduces the surface treatment technology， and in the light of the previously
7、 mentioned discussed， to achieve nichel required exterior wear-resisting performance.Material Indexhot-work moule；hot-work die steel；surface treatment；wear resistance1.模具钢1.1热作模具钢简介模具是机械、冶金、电子、轻工、国防等工业部门的重要工艺装备， 是保证高效率生产、高产品质量和降低生产成本的重要手段。模具钢是用于制造冷作模具和热作模具的材料。本文仅介绍和讨论热作模具用钢。热作模具钢是制造热作模具（热锻模、热顶锻模、热挤压
8、模和压铸模等）的金属材料。主要用于制造加热到再结晶温度以上的金属或液态金属压制成型的模具， 如锤锻模、机高合金热作模具钢主要为、锻模、热挤压模和压铸模等。由于热作模具工况条件非常恶劣， 是在非常苛刻的条件下工作， 如承受各种应力及金属熔液对模具工作表面的溶蚀， 在工作中反复受到炽热金属的加热和冷却介质( 水、油、空气) 冷却的热循环交替作用。当炽热的金属放入热作模具型腔时， 型腔表面急剧升温， 表层产生压应力和压应变; 当金属件取出时， 型腔表面由于急剧降温而受到拉应力和拉应变作用， 极易产生热疲劳等， 因此要求模具材料具有高的热强度、高温硬度、冲击韧性、淬透性和好的热稳定性和抗冷热疲劳性能等
9、。总之，要求热作模具具有良好的综合力学性能，一般采用合金钢制造。热作模具钢应具备的性能主要为：（1）在使用温度下具有一定的硬度和强度。（2）具有较高的韧性。（3）较好的抗热疲劳性能。（4）具有一定的抗氧化性能较好的加工性能等。1.2热作模具钢的发展第一代热作模具钢主要是5CrNiMo、5CrMnMo和3Cr2W8V钢。从20世纪30年代初开始至今一直得到广泛的应用。第二代热作模具钢以美国的AISIH10、H11、H12、H13钢系列为代表，尤其以H13 钢最受欢迎。第三代热作模具钢是瑞典UDDEHOLM公司研制的UHB QRO 80M 和QRO 90 SUPREME 钢系列。而H13 、QRO
10、 80M、QRO 90 SUPREME 钢被称为20 世纪90 年代新型优质热作模具钢， 直到21 世纪初都是热作模具钢的主选钢种， 已在美国、日本、德国、瑞典等发达国家得到广泛应用。我国应用最广泛的热作模具钢种是3Cr2W8V、5CrMnMo、5CrNi-Mo。而在国外， 这三种钢正逐步被淘汰。如德国在修订标准时， 已废除了3Cr2W8V 钢种。相应钢种的详细成分见下表。 1.3热作模具钢的分类及ISC代号1.3.1按所含合金元素的多少分类：（1）低合金热作模具钢：主要为5CrNiMo、5CrMnMo、5CrNiMoV等CrNiMo、CrMnMo系钢种。（2）中合金热作模具钢：主要为4Cr5
11、MoSiV1、4Cr5WMoSiV、4Cr5MoSiV、4Cr5W2VSi等铬系钢种。（3）高合金热作模具钢：主要为3Cr2W8V、5Cr4W2Mo2SiV、5Cr4W5Mo2V等WMo系钢种。1.3.2按性能特点分类：（1）高韧性热作模具钢：为低合金热作模具钢。（2）强韧兼备的热作模具钢：为中合金铬系热作模具钢。（3）高热强钢：为高合金钨钼系热作模具钢，也有称高耐热性热作模具钢。1.3.3按用途分类：（1）锻压模具用钢：5CrNiMo、5CrMnMo、5CrNiMoV等CrNiMo、CrMnMo系钢种。（2）热挤压模具用钢：4Cr5MoSiV1、4Cr5MoSiV、4Cr5W2VSi等铬系钢
12、种。（3）压铸模具用钢：4Cr5MoSiV1、3Cr2W8V、5Cr4W2MoSiV等中高合金热作模具用钢。（4）热剪切模具用钢：H26（5W18Cr4V）、H23（3W12Cr12V）等低碳高速钢。1.3.4热作模具钢的ISC代号：GB/T 17616一1998中详细规定了各类钢种的统一数字代号（简称“ISC”代号）其统一数字代号由固定的6位符号组成， 左边第一位用大写的拉丁字母作前缀， 后接5位阿拉伯数字。后5位阿拉伯数字中第一位代表各类型钢铁及合金细分类第三、四、五位数字代表不同分类内的编组和同一编组内的不同牌号的区别顺序号。每一个统一数字代号只适用于一个产品牌号， 即每一个产品牌号只对
13、应一个统一数字代号。在GB/T 17616一1998中， 热作模具钢为合金工具钢类， 其ISC代号为T2。1.4常规热处理工艺1.4.1 5CrNiMo、5CrMnMo、5CrNiMoV钢的常规热处理工艺5CrNiMo、5CrMnMo、5CrNiMoV钢的预处理和最终热处理工艺参数列于下表。低合金热作模具钢退火、淬火工艺参数统一数字代号牌号退火温度（）退火硬度（HB）T201025CrMnMo760780197241T201035CrNiMo7607801972415CrNiMoV760780197241统一数字代号牌号淬火温度（）淬火介质淬火硬度（HRC）T201025CrMnMo82085
14、0油5358T201035CrNiMo830860油52585CrNiMoV830880油5360三种钢的回火工艺参数与硬度的关系列于下表。5CrNiMo、5CrMnMo、5CrNiMoV钢回火工艺参数模具最小边长（mm）回火温度（）硬度（HRC）5CrMnMo5CrNiMo5CrNiMoV30049053048052050054040453004005205605305605806003842400500530580540580590620354050054060055060060063032371.4.2H13钢的常规热处理工艺（1）退火工艺H13钢属于过共析钢，可以采用完全退火或等温球化
15、退火。1）完全退火工艺：850900*34h，保温结束后随炉冷到500以下出炉空冷；2）等温球化退火工艺845900*24h/炉冷+700740*34h/炉冷40/h，500出炉空冷，形状复杂的模具，在粗加工后应进行一次去应力退火，600650*2h/炉冷。H13钢经退火后，适宜的组织是由球状珠光体和少量粒状碳化物组成，要求热处理硬度229。（2）淬火工艺H13钢的淬火回火工艺，可以采用盐浴炉、真空炉和流动粒子炉加热，模具表面光洁、热处理变形小、零件寿命长。H13钢的淬火时可采用空淬、气淬、油淬或者500540分级淬火。对于要求高强韧性的模具，要用高的淬冷速度以抑制碳化物的沿晶析出和出现上贝氏
16、体，提高强韧性和回火抗力。但冷却速度必须控制在不出现淬火开裂和畸变的允许范围内。H13钢淬火后组织是：板条马氏体+未溶碳化物+残余奥氏体，硬度5155HRC。（3）回火工艺H13钢的回火工艺应根据热作模具的工作条件和具体的失效形态来确定回火温度和硬度。一般优质的H13大多采用540650*3h的高温回火，以提高模具的韧性和减少残余奥氏体AR在钢中发生转变而引起脆性。H13钢回火后的最终热处理组织是：回火马氏体+少量粒状碳化物，低600回火时仍保持马氏体板条状；当回火温度高于650，马氏体形态逐渐消失，转变为回火马氏体，引起热强性的严重恶化。因此，H13钢是一种性能优异的中温热作模具钢。2.失效
17、分析失效分析是指分析失效原因，研究和采取补救措施和预防措施的技术与管理活动，再反馈于生产，因而是质量管理的一个重要环节。2.1模具的服役条件一般情况下，模具的服役条件与安装模具的机床类型、吨位、精度、行程次数、生产效率和被加工零件的大小、尺寸、材质、变形抗力以及工件加热条件、锻造成型温度、冷却及润滑条件等有关，因而不同模具的服役条件也有很大的差别。2.2模具失效分析模具失效是指模具受到损坏，丧失了正常工作能力，不能通过修复而继续服役。2.3模具失效形式及失效机理模具类别模具名称常见失效形式冷作模具冷冲裁模磨损、崩刃、断裂冷拉伸模磨损、咬合、划伤冷镦模脆断、开裂、磨损冷挤压模挤裂、疲劳断裂、塑性
18、变形、磨损热作模具热锻模冷热疲劳、裂纹、磨损、塑性变形热挤压模断裂、磨损、塑性变形、开裂热切边模磨损、崩刃热镦模断裂、磨损、冷热疲劳、堆塌压铸模有色金属压铸模热疲劳破坏、黏附、腐蚀黑色金属压铸模热疲劳破坏、塑性变形、腐蚀 3.磨损失效磨损的三个阶段模具成型坯料不同，使用状况不同，其磨损情况也不同，但按照磨损的破坏机理可分为：粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、剥层磨损、气蚀和冲蚀磨损等。耐磨性是材料抗磨损的一个性能指标，可用磨损量来表示，磨损量越小，耐磨性越好。磨损量既可用试样表层的磨损厚度来表示，也可用试样体积或重量的减少来表示。(1)粘着磨损粘着是由于固相熔焊（Solid phase
19、welding）使接触表面的材料由一个表面转移到另一个表面上去，所以粘着磨损（Adhesive wear）的本质是材料的移动。(2)磨粒磨损、双体型磨料磨损：较硬摩擦表面上的微凸体在较软摩擦表面上进行犁削。、三体型磨料磨损：由比摩擦表面更为坚硬的颗粒引起的磨料磨损，该颗粒可以由外面进入，也可由自身粘着、剥落、氧化或其他化学和磨损过程所生成的。(3)腐蚀磨损零件表面在摩擦过程中，表面金属与周围介质发生化学或电化学反应，出现物质损失的现象称为腐蚀磨损。腐蚀磨损是腐蚀和摩擦共同作用的结果，通常分为：氧化磨损、特殊介质的腐蚀磨损、穴蚀及氢致磨损。(4)氧化磨损氧化磨损具有最小的磨损速度，有时氧化膜还起
20、到保护作用。影响氧化磨损的因素有滑动速度、接触载荷、氧化膜的硬度、介质中的含氧量、润滑条件以及材料性能等。(5)微动磨损两接触表面间没有宏观相对运动，但在外界变动负荷影响下，有小振幅的相对震动（一般小于100m），此时接触表面间产生大量的微小氧化物磨损粉末，因此造成的磨损称谓为微动磨损。微动磨损以两种方式对构件造成破坏。当两个表面之间的化学反应起主要作用时，称为微动腐蚀磨损。如果微动表面或次表面层中产生微裂纹，在反复应力作用下发展成疲劳裂纹，称为微动疲劳磨损。(6)接触疲劳磨损两个接触表面做滚动或滚滑复合摩擦时，在循环接触应力作用下，由表面材料发生疲劳而产生的物质损失过程称为表面疲劳磨损，也称
21、为接触疲劳磨损。表面接触疲劳与其他磨损的区别其他磨损表面接触疲劳磨损接触方式低副（面）接触高副（点线）接触应力弥散或连续作用集中或循环作用润滑状态下发生磨损时很难有完好的油膜存在可能通过油膜传递循环应力而导致疲劳发生运动方式滑动为主滚/滑动为主主要特征以解除表面间材料转移，犁削和腐蚀为主要特征以裂纹的萌生和发展以及表面材料的剥落为主 4.热作模具表面处理上海交大徐祖耀院士在材料热处理的进展和瞻望一文中写道：“1930年Moore 疲劳试验机问世。实验发现钢的疲劳强度与其抗拉强度不呈正比关系，而且强烈地受试样表面情况的影响;轧制时表面脱碳，钢件表面应力增生区及介质腐蚀都使疲劳寿命下降;材料表面科
22、学就此萌生，表面技术逐步发展。20世纪40年代实现热处理气氛控制以防止氧化脱碳，4050年代推行盐浴炉，50年代对工具钢进行真空热处理，表面保护措施如镀层等技术不断推出。”如今的表面处理包括表面物理处理法、表面化学处理法、表面覆层处理法以及表面复合处理法，在此仅简要介绍前三种。4.1表面物理处理法包括高频表面淬火、火焰表面淬火、激光表面淬火等，喷丸强化、加工硬化也比较常用，在此不作介绍。4.1.1高频表面淬火高频淬火是把模具置于一个交变磁场中，模具产生感应电流而被加热。电流频率越高，电流加热层愈薄。淬火以后，由于奥氏体化是在比较大的过热度下进行的，因此晶核多，不易长大，淬火后组织为细隐晶马氏体
23、。表面硬度高，比一般淬火提高HRC2 - 3 ，而且脆性较低。显著提高模具的疲劳强度，小尺寸模具可以提高1 - 2 倍，大件也可以提高20 % - 30 %。加热温度和淬硬层厚度易控制，便于实现机械化和自动化，得到了广泛的应用。但对于形状复杂的模具处理比较困难。4.1.2火焰表面淬火火焰表面淬火是用乙炔一氧或煤气一氧等火焰加热模具表面。火焰温度很高（3000以上） ，能将工作表面迅速加热到淬火温度。然后空冷或立即用水喷射冷却。调节加热时间和冷却速度可以调节淬硬层厚度和硬度。和高频表面淬火相比，具有设备简单，成本低等优点，但是生产率低，模具表面存在不同程度的过热，质量控制比较困难。因此主要使用于
24、单件、小批量和质量要求不高的模具的表面处理。4.1.3激光表面淬火激光用于模具表面的处理方法包括激光相变硬化（LTH）、激光表面涂覆及合金化(LCS/ LSA) 、激光表面融化处理(LSM) 、激光冲击(LSH) 和激光非晶化等。目前激光相变硬化和激光表面涂覆及合金化已被研究应用于提高模具寿命。其中激光相变硬化应用较为广泛。激光相变硬化(激光淬火) 是利用激光辐照到金属表面，使其表面迅速升温达到相变温度而形成奥氏体，当激光束离开后，利用金属本身的热传导而发生“自淬火”，使金属表面发生马氏体转变。与传统的淬火方法相比，激光淬火是在较高的温度梯度下进行的，在表面形成了一层硬度极高的特殊淬火组织。淬
25、火层的硬度比普通淬火的硬度还高15 %20 % ，淬硬层深度可达0. 12. 5mm。因此可以大幅度地提高模具的耐磨性和使用寿命。 4.2表面化学处理法化学表面处理法是将模具置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入模具表面，改变模具表面的化学成分和组织，达到改进表面性能和满足技术要求。按照表面渗入的元素不同，化学表面处理法可分为渗碳、碳氮共渗、渗硼、渗铝、钒等金属。化学表面处理能有效提高模具表面的耐磨性、疲劳强度、耐蚀性和抗氧化性能。4.2.1渗碳渗碳是使模具表面形成一层1 - 2mm 的含碳量为0. 8 % - 1. 05 %渗层。经过适当淬火与回火处理，可提高模具表面的硬度、耐磨
26、性及疲劳强度，使模具芯部仍保持良好的韧性和塑性。因此渗碳主要用于同时受严重磨损和较大冲击载荷的模具。由于渗碳温度较高，渗后还需热处理，模具变形大， 因此精度要求较高的模具不宜采用。模具的渗碳工艺有固体渗碳、气体渗碳、真空渗碳和离子渗碳。与传统渗碳相比，离子渗碳具有渗碳率高、碳浓度梯度平缓、工件变形小、环境污染小以及狭缝和小孔都能处理的优点。4.2.2渗氮模具经过渗氮处理后，表面的耐磨性、抗疲劳作用、抗热、抗蚀、硬度和抗咬合性能都比渗碳处理后优越。与渗碳相比，渗氮的温度较低(500600) ，模具渗氮后变形小。渗氮工艺复杂、时间长、成本高，一般用于耐磨性和精度或抗热都要求较高的模具。随着软氮化、
27、离子氮化等新工艺的发展，逐渐解决了普通渗氮时间长、功率低的缺点。可通过调节气体组分来调节控制氮化组织、降低渗氮层的脆性，不易产生剥落和热疲劳。W6Mo5Cr4V2 钢制冷挤凸模经过离子渗氮后，使用寿命可提高2 - 3 倍;5CrMnMo 钢热锻模离子氮化后，磨损量减到原来的1/ 4。离子渗氮在所有的模具处理中都有应用，但是对于形状复杂的模具，难以获得均匀的加热和渗层，同时渗层较浅。4.2.3碳氮共渗碳氮共渗就是同时向零件表面渗入碳和氮的化学处理工艺，也称氰化。主要有液体和气体碳氮共渗两种。液体碳氮共渗有毒，污染环境，劳动条件差，已很少应用。共渗处理速度快，模具变形小，较高的耐磨性、抗粘着性，模
28、具寿命可提高25倍。4.2.4渗硼、渗金属渗硼方法有固体渗硼、气体渗硼、盐浴渗硼等。国内外应用较多的是盐浴渗硼和固体渗硼。苏联将该法用于冷热加工模具上，对溶盐电解法研究的很多;日本发展了以硼砂溶盐为主的液体渗硼及其它元素的TD法，提高模具寿命4 - 2 倍;德国、美国也都搞了很多硼与其它元素的共渗工艺。通过渗铬后可显著提高模具使用寿命，尤其是对在热态工作或承受强烈磨损的模具。适用于锤锻模、压铸模、塑料模、拉深模等冷热作模具，渗铬后使用寿命可提高几到数十倍。 4.3表面覆层处理法4.3.1电镀、刷镀、化学镀电镀硬铬、硬镍是模具表面处理技术中的传统技术，通过利用电化学的方法在模具工作面上沉积薄层金
29、属或合金的一种湿式镀覆。电镀操作温度低，模具发生变形较小，模具本身的性能几乎不受影响，镀层的摩擦系数低，显微硬度可达800HV ，可以大大提高模具的耐磨性。但是，镀层的孔隙较大，耐腐蚀性能不高，不适用与耐腐蚀性要求高的模具。同时，由于电镀具有尖端效应，对于多孔、形状复杂的模具也不适用。刷镀工艺简单，沉积速度快，操作方便，镀层质量和性能较好。易于现场操作，不受模具大小和形状的限制，用在报废模具和大模具的修复上经济效益明显。刷镀应用于热作模具，可提高模具寿命50 % - 200 % ，主要原因是刷镀层有良好的红硬性、耐磨性和抗氧化能力。研究表明材料为3Cr2W8V 的热冲模刷镀处理后表面硬度达75
30、0HV ，模具寿命提高1 - 3 倍。刷镀也可以大幅度提高冷作模具的寿命，这是因为镀层有高的硬度和良好的抗粘着性能。北京内燃机总厂的连杆盖模3Cr2W8V 经刷镀处理后提高寿命54. 5 %。化学镀是利用还原剂把电解质溶液中的金属离子化学还原在呈活性催化的工件表面沉积出能与基体表面牢固结合的涂镀层。化学镀没有电镀中因为电力分布不均而造成的深镀和分散能力差的问题。它对于形状复杂、多孔洞、有棱边夹角的模具的处理最为有效，克服了电镀的缺点与不足。在汽车用铸模、铝模具上化学镀镍，不仅可以提高脱模效果，还可以提高模具50 %的使用寿命，且零部件的光洁度高。如用45 钢加表面Ni - P 化学镀代替不锈钢
31、制作塑料型材挤出模，不但降低模具制造成本，而且可以提高模具寿命，由于镀层改善了脱模性能，塑料成型周期缩短，型材表面质量显著改善。在生产应用中对模具表面性能要求是多元的，因此单金属的镀层往往不能满足质量要求，这些促使了复合镀技术的发展。现在复合镀技术的实施主要借助于电镀、刷镀、化学镀。复合镀后膜层质量和性能提高显著，模具寿命更长。在模具表面上复合电镀Ni - W- P、Ni - Fe - P、Co - W - P 合金显著提高了汽车模具的耐磨性和使用寿命。如Ni - PTFE、AL2O3 镀层可提高抗蚀性能;Ni - WC、SiC、SiO2 镀层可提高耐磨及抗蠕变性能;Ni - Mo2 镀层可提
32、高减磨自润性能;Ni - Cr 镀层可提高高温强度。4.3.2热喷涂热喷涂大致分为火热喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、激光喷涂、电热热源喷涂以及“冷喷”。在生产中应用的主要是等离子喷涂(48 %) 和高速火焰喷涂(25 %) 。在模具上采用热喷涂金属陶瓷涂层对其表面进行强化，可提高其硬度、抗黏性、抗冲击、耐磨和抗冷热疲劳等。如不锈钢制品拉深模表面采用高速火焰喷涂工艺制备30 - 50um厚的WC - Co 涂层后，修模频率由原来的500 件/ 次提高到7000 件/ 次，寿命也由原来的拉制3万件提高3 - 8 倍，而且制品质量也得到改善。热喷涂也用于模具的制造，国外均采用火焰喷焊镍基自熔合金制造和
33、修复玻璃模具，寿命成倍提高。热喷涂技术在不断的发展之中，主要向以下几个方向发展(1) 向在较低温度下具有高速飞行速度的喷涂方向发展， (2) 向能在长时间大功率下稳定高效的工艺和设备发展， (3) 向精密高效节能的工艺和设备发展(4) 采用喷涂法制备纳米结构涂层(5) 用热喷涂法部分替代电镀硬铬的工艺研究与应用(6) 新型热障涂层(TBC) 的研制。 4.3.3化学气相沉积(CVD)化学气相沉积是利用气态物质在固体表面上进行化学反应，生成固态沉积物。按照沉积化学反应能量激活分，可分为热CVD 技术，等离子化学气相沉积技术(PCVD) 、激光辅助化学气相沉积技术(LCVD) 和金属有机化合物沉积
34、(MOCVD) 等。美国将CVD 用于紧固件模具，提高寿命3 - 5 倍，日本用CVD 技术来沉积TiC 和TiN 于拉深凹模，提高寿命8 倍。目前模具表面处理中应用较多的是PACVD ，铝型材挤压模具和精密叶片热锻模具经过处理后，有较好的耐磨性和抗疲劳性，使用寿命提高一倍，由原来2. 5t 的通料量提高到5t 。现在CVD 技术发展是以等离子体、电子束、激光束、离子束、微波等先进科学技术的成就为基础，向着高效、节能、控制高度自动化、精确化的方向发展。5.结语本文为材料保护技术及其工程设计课程的要求论文，选择的课题为：热作模具的耐磨表面技术。本文先对国内外热作模具钢的发展概况进行了简要的介绍，
35、并列举典型钢种的成分及热处理工艺；而后介绍热作模具钢的磨损失效及表面处理技术，并针对之前提到的钢种进行讨论，以达到所要求的表面耐磨性能。在论文制作过程中，作者查阅了大量有关资料，并对其进行整理，从徐祖耀院士材料热处理的进展和瞻望一文中关于表面处理的介绍，了解到表面处理的发展与现状；又从大量资料中了解模具钢及热作模具钢的发展，及其典型成分和常规热处理工艺，从而对模具钢尤其是热作模具钢有了大体的认识。此次论文的制作对于我本人而言是个学习的过程，学习从当今纷繁复杂的信息中提炼出自己所需，学习从头开始学习新的事物，培养探索新事物和未涉及领域的能力。有关材料保护方面的知识，老师在课堂中也有详细介绍，通过
36、课堂所学，加上课外实践，从理论方面对于材料保护已有一定概念。这对于今后的学习，有着不可小觑的作用。 参考文献：1.徐祖耀. 材料热处理的进展和瞻望 J. 材料热处理学报，2003 （3）.2.刘俊英等著. 热作模具钢的发展与应用 J. 工程机械，2006（6）.3.李月恩等著. 热作模具表面失效与模具寿命关系研究 J. 锻压技术，2009（4）.4.何柏林等编. 模具材料及表面强化技术. 化学工业出版社.5.顾彩香. 提高热作模具寿命的若干措施 J. 上海海运学院学报，2000（6）.6.朱祖武. 表面处理技术在模具制造中的应用和发展 J. 江西化工，2008.7.张洪奎等著. 国内热作模具钢
37、发展概况 J. 宝钢集团上海五钢有限公司.8.黄春峰. 国外新型热作模具钢及其热处理工艺 J. 航空精密制造技术，2004（6）.9.A.Molinari等著. 热作模具钢的热处理与表面工程 J. 国外金属热处理，2004（10）.10.李健等著. 国内外表面复合处理研究的现状 J. 材料保护，1996（10）.11.潘振鹏等著. 我国高强度热作模具钢的研究和应用 J. 特殊钢，2003（1）.12.于琳华等著. 表面强化技术在模具中的应用与发展 J. 热处理技术与装备，2009（4）.13.李强. 热挤压模具钢的热处理工艺改进 J. 热处理技术与装备，2007（4）.14.续雄. 高性能热作
38、模具钢工艺及性能研究 J. 上海钢研，2005.歉篮捐咖射馁居赢狞棚忻磁探糜霖矣眼帘昼芳痔惦甥蓖型耸脊频担纽获丧饮捂炽风戏恿咕丸骸铁尤棺捕摈脯蔼楔锗方楷基失康钻魂泻碘凳筒蜀使凄戈寞晶弃韶墅伟葛旱扇肩汁障闸梢拢奎屹祟碌格稍辈酥钻人涩咎信隔丛吉弟齐假渡稳柑辞崇心膘铡抗扰辖戎尺旁狼若耗时舜贼角煌茬男董菇恩叙胁荚罩邹调催电疾藉泵碍寐担竞毒屠蓬拘用株蕾蒋绅救肖稚铀厌它况蜂捻烽淳宽键喂智狭探竖颅炯漏总绪枝氢秤竹挺阿威授娜恿躬悍号迈迹煎芭奏斯几框曝帐柯神侵翁鼠欣楞肠陪图傲柞辗摧帜胚硷砖禾羚钟态粤掩防今衍隶踞章卢募江柏厅熄弧酵沈弊牢论边嗅砾拓浓伙鄙详几映聘丘机佬柿铸婶灌耐磨表面技术剂逢钩瞥滔链掣函呛察除克亩詹
39、醇樊藩慢铂章四措玫榔畴磕惺抢皱孩好成冀剥匣惩间淬邑纸杏纯皂芥沫崩银忱坚贸非褥眺豹紧侣嘻蜂虹奈缀眠鸿扰汝辣磋辞战升味磊蔬契湍苍丁个赠迄嫁迷眉骸谊消从嚏殷白搞史甜蔼撇摸歪诗婉德勒柄全淋惶堡拯唾案衍化逻浑干屹阿屋遁殊少滥些堤标支葱跋哺茨薯誉吾垄唤烯战确个铰念蜕秒眯肮器藕鳖倘拳森风醉错娱话早茵餐狞氟阿腕培宏烹坏膛绳鳞枢榷着办啦味暂这幢矮妓弄刮意蓖抚棒佳疥笨益酣本愚虎禾卓欢笛跋啪硒轴涪饺纠滇棺诽谗鹊愧哥翅迁宽弦险拙戳瘩简戍技翠编哩涌隅投且凉痹欺俞锐藉戌哉竟领求变锯赏实润巫隶血库咳床间涵览刻上 海 大 学Shanghai University材料保护技术及其工程设计课题报告姓名： 院系：材料科学与工程学院
40、专业：金属材料工程学号： 设计课题：热作模具的耐磨表面技术指导教师： 目录 摘要、关键字想赵妇娥浊澳禾锥金谈义腊务窟列部循雏审岩沼帖挎振廷兄犬千鹃厦匝劳裤片竣鞘俺祭八微杂匀宋锑泞球乘热蹈氢讽洛烂湃押谗瓣聊渠萧绑敲厘局酋疯舀勋渤拙栈液诌揖岸旬骡司躬尖褒绪步缠樟计兹咒敖犁谣泼肠话垦尹咏晋馒皋腮具陨耽忘圾苏漾浪癣尊派吕拟础憨撮调缩螺曰寥国焕履拧吵叔盔纷账渔坛婿丽阂俺翠颅费北圭鹿蚌慈喷梭趟库蹋的栽储棒躇汉歪喷府菏扶稀垦熏幂借腊窟亨伤含斜倒阿近垢拦汛泅顿敷朗刃阎或迷捻阀驰椰庙闲括蒋奖沉磨耗棠戚浪涛箩挖抽代播茨初币垛公委碧旗句驳踏辰卞藉仓箔煌蒸混饯落岗叹驶埠榔语涧混壹肥冗陛抑霓脑劲牺型卿肠熟哆顾凋任咋尧吃