擴散法金屬碳化物覆層技術(shù)介紹

1、技術(shù)簡介擴散法金屬碳化物覆層技術(shù)是將工件置于特種介質(zhì)中，經(jīng)擴散作用于工件表面形成一層數(shù)微米至數(shù)十微米的金屬碳化物層。該碳化物層具有極高的硬度，hv可達1600"3000（由碳化物種類決定），此外，該碳化物履層與基體冶金結(jié)合，不影響工件表面光潔度，具有極高的耐磨、抗咬合（粘結(jié)）、耐蝕等性能，可大幅度提高工模具及機械零件的使用壽命。

2、與相關(guān)技術(shù)的比較通過在工件表面形成超硬化合物膜層的方法，是大幅度提高其耐磨、抗咬合（抗粘結(jié)）、耐蝕等性能，從而大幅度提高其使用壽命的有效而經(jīng)濟的方法。目前，工件表面超硬化處理方法主要有物理氣相沉積（pvd），化學(xué)氣相沉積（cvd），物理化學(xué)氣相沉積（pcvd），擴散法金屬碳化物履層技術(shù)，其中，pvd法具有沉積溫度低，工件變形小的優(yōu)點，但由于膜層與基體的結(jié)合力較差，工藝繞鍍性不好，往往難以發(fā)揮超硬化合物膜層的性能優(yōu)勢。cvd法具有膜基結(jié)合力好，工藝繞鍍性好等突出優(yōu)點，但對于大量的鋼鐵材料而言，其后續(xù)基體硬化處理比較麻煩，稍有不慎，膜層就易破壞。因此其應(yīng)用主要集中在硬質(zhì)合金等材料上。pcvd法沉積溫度低，膜基結(jié)合力及工藝繞鍍性均較pvd法有較大改進，但與擴散法相比，膜基結(jié)合力仍有較大差距，此外由于pcvd法仍為等離子體成膜，雖然繞鍍性較pvd法有所改善，但無法消除。由擴散法金屬碳化物覆層技術(shù)形成的金屬碳化物覆層，與基體形成冶金結(jié)合，具有pvd、pcvd無法比擬的膜基結(jié)合力，因此該技術(shù)真正能夠發(fā)揮超硬膜層的性能優(yōu)勢，此外，該技術(shù)不存在繞鍍性問題，后續(xù)基體硬化處理方便，并可多次重復(fù)處理，使該技術(shù)的適用性更為廣泛。

3、技術(shù)優(yōu)勢擴散法金屬碳化物覆層技術(shù)在日本、歐洲各國、澳大利亞、韓國等國應(yīng)用廣泛。據(jù)調(diào)查，許多進口設(shè)備上的配套模具大量地使用了該技術(shù)，這些模具在進行國產(chǎn)化時，由于缺乏相應(yīng)的成熟技術(shù)，往往使模具壽命低，有些甚至無法國產(chǎn)化。該技術(shù)國內(nèi)七十年代就有人研究過，但由于各方面條件的限制，工藝及設(shè)備往往難以經(jīng)過批量和長期生產(chǎn)的考驗，使該技術(shù)中的一些實際存在的問題不易暴露或難以解決，往往半途而廢。我們在十多年的研究與應(yīng)用的過程中，對該技術(shù)存在的工藝、設(shè)備上的實際問題進行了深入的研究，并進行了有效的改進，經(jīng)改進后的工藝及成套設(shè)備已能夠滿足長期穩(wěn)定生產(chǎn)的要求，所處理的模具壽命水平達到進口同類模具壽命水平，取得了豐富的各類模具實際應(yīng)用的生產(chǎn)經(jīng)驗，為大規(guī)模推廣應(yīng)用該技術(shù)奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

4、適用范圍擴散法金屬碳化物覆層技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于各類因磨損、咬合而引起失效的工模具或機械零件。其中，因磨損而引起的失效（如沖裁，冷鐓，粉末成型等模具）可提高壽命數(shù)倍至數(shù)十倍；因咬合而引起的產(chǎn)品或模具的拉傷問題（如引伸模，翻邊模等），可以從根本上予以解決。適用材料：模具鋼，含碳量大于0.3%的結(jié)構(gòu)鋼，鑄鐵，硬質(zhì)合金。二、不銹鋼焊管模具表面超硬化處理技術(shù)不銹鋼焊管是在焊管成型機上，由不銹鋼板經(jīng)若干道模具碾壓成型并經(jīng)焊接而成。由于不銹鋼的強度較高，且其結(jié)構(gòu)為面心立方晶格，易形成加工硬化，使焊管成型時：一方面模具要承受較大的摩擦力，使模具容易磨損；另一方面，不銹鋼板料易與模具表面形成粘結(jié)（咬合），使焊管及模具表面形成拉傷。因此，好的不銹鋼成型模具必須具備極高的耐磨和抗粘結(jié)（咬合）性能。

我們對進口焊管模具的分析表明，該類模具的表面處理都是采用超硬金屬碳化物或氮化物覆層處理。

不銹鋼焊管成型模具材料一般是由高碳高鉻的cr12mov（或srd11，d2，dc53）制成。目前國內(nèi)普遍采用如下工藝流程制作模具：下料→粗加工→熱處理（高溫淬火加高溫回火）→精加工→氮化→成品（注：為節(jié)省成本，一般生產(chǎn)廠家現(xiàn)在都省去了鍛造與球化退火兩道耗時，費財工序）。

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