⑴ 模具渗氮性能下降
模具进行氮化处理可显著提高模具表面的硬度、耐磨性、抗咬合性、抗腐蚀性能和疲劳性能。由于渗氮温度较低,一般在500-650~范围内进行,渗氮时模具芯部没有发生相变,因此模具渗氮后变形较小。一般热作模具钢(凡回火温度在550-650~的合金工具钢)都可以在淬火、回火后在低于回火温度的温度区内进行渗氮;一般碳钢和低合金钢在制作塑料模时也可在调质后的回火温度下渗氮;一些特殊要求的冷作模具钢也可在氮化后再进行淬火、回火热处理。
⑵ 材料渗氮后怎么焊接
又称为扩散渗氮。气体渗氮在1923年左右,由德国人Fry首度研究发展并加以工业化。由於经本法处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温,其应用范围逐渐扩大。例如钻头、螺丝攻、挤压模、压铸模、鍜压机用鍜造模、螺杆、连杆、曲轴、吸气及排气活门及齿轮凸轮等均有使用。 一、氮化用钢简介 传统的合金钢料中之铝、铬、钒及钼元素对渗氮甚有帮助。这些元素在渗氮温度中,与初生态的氮原子接触时,就生成安定的氮化物。尤其是钼元素,不仅作为生成氮化物元素,亦作为降低在渗氮温度时所发生的脆性。其他合金钢中的元素,如镍、铜、硅、锰等,对渗氮特性并无多大的帮助。一般而言,如果钢料中含有一种或多种的氮化物生成元素,氮化后的效果比较良好。其中铝是最强的氮化物元素,含有0.85~1.5%铝的渗氮结果最佳。在含铬的铬钢而言,如果有足够的含量,亦可得到很好的效果。但没有含合金的碳钢,因其生成的渗氮层很脆,容易剥落,不适合作为渗氮钢。 一般常用的渗氮钢有六种如下: (1)含铝元素的低合金钢(标准渗氮钢) (2)含铬元素的中碳低合金钢 SAE 4100,4300,5100,6100,8600,8700,9800系。 (3)热作模具钢(含约5%之铬) SAE H11 (SKD – 61)H12,H13 (4)肥粒铁及麻田散铁系不锈钢 SAE 400系 (5)奥斯田铁系不锈钢 SAE 300系 (6)析出硬化型不锈钢 17 - 4PH,17 – 7PH,A – 286等 含铝的标准渗氮钢,在氮化后虽可得到很高的硬度及高耐磨的表层,但其硬化层亦很脆。相反的,含铬的低合金钢硬度较低,但硬化层即比较有韧性,其表面亦有相当的耐磨性及耐束心性。因此选用材料时,宜注意材料之特徵,充分利用其优点,俾符合零件之功能。至于工具钢如H11(SKD61)D2(SKD – 11),即有高表面硬度及高心部强度。 二、氮化处理技术: 调质后的零件,在渗氮处理前须彻底清洗干净,兹将包括清洗的渗氮工作程序分述如下: (1)渗氮前的零件表面清洗 大部分零件,可以使用气体去油法去油后立刻渗氮。但在渗氮前之最后加工方法若采用抛光、研磨、磨光等,即可能产生阻碍渗氮的表面层,致使渗氮后,氮化层不均匀或发生弯曲等缺陷。此时宜采用下列二种方法之一去除表面层。第一种方法在渗氮前首先以气体去油。然后使用氧化铝粉将表面作abrassive cleaning 。第二种方法即将表面加以磷酸皮膜处理(phosphate coating)。 (2)渗氮炉的排除空气 将被处理零件置于渗氮炉中,并将炉盖密封后即可加热,但加热至150℃以前须作炉内排除空气工作。 排除炉内的主要功用是防止氨气分解时与空气接触而发生爆炸性气体,及防止被处理物及支架的表面氧化。其所使用的气体即有氨气及氮气二种。 排除炉内空气的要领如下: (1)被处理零件装妥后将炉盖封好,开始通无水氨气,其流量尽量可能多。 (2)将加热炉之自动温度控制设定在150℃并开始加热(注意炉温不能高於150℃)。 (3)炉中之空气排除至10%以下,或排出之气体含90%以上之NH3时,再将炉温升高至渗氮温度。(3)氨的分解率 渗氮是铺及其他合金元素与初生态的氮接触而进行,但初生态氮的产生,即因氨气与加热中的钢料接触时钢料本身成为触媒而促进氨之分解。 虽然在各种分解率的氨气下,皆可渗氮,但一般皆采用15~30%的分解率,并按渗氮所需厚度至少保持4~10小时,处理温度即保持在520℃左右。 (4)冷却 大部份的工业用渗氮炉皆具有热交换几,以期在渗氮工作完成后加以急速冷却加热炉及被处理零件。即渗氮完成后,将加热电源关闭,使炉温降低约50℃,然后将氨的流量增加一倍后开始启开热交换机。此时须注意观察接在排气管上玻璃瓶中,是否有气泡溢出,以确认炉内之正压。等候导入炉中的氨气安定后,即可减少氨的流量至保持炉中正压为止。当炉温下降至150℃以下时,即使用前面所述之排除炉内气体法,导入空气或氮气后方可启开炉盖。 三、气体氮化技术: 气体氮化系於1923年由德国AF ry 所发表,将工件置於炉内,利NH3气直接输进500~550℃的氮化炉内,保持20~100小时,使NH3气分解为原子状态的(N)气与(H)气而进行渗氮处理,在使钢的表面产生耐磨、耐腐蚀之化合物层为主要目的,其厚度约为0.02~0.02m/m,其性质极硬Hv 1000~1200,又极脆,NH3之分解率视流量的大小与温度的高低而有所改变,流量愈大则分解度愈低,流量愈小则分解率愈高,温度愈高分解率愈高,温度愈低分解率亦愈低,NH3气在570℃时经热分解如下: NH3 →〔N〕Fe + 2/3 H2 经分解出来的N,随而扩散进入钢的表面形成。相的Fe2 - 3N气体渗氮,一般缺点为硬化层薄而氮化处理时间长。 气体氮化因分解NH3进行渗氮效率低,故一般均固定选用适用於氮化之钢种,如含有Al,Cr,Mo等氮化元素,否则氮化几无法进行,一般使用有JIS、SACM1新JIS、SACM645及SKD61以强韧化处理又称调质因Al,Cr,Mo等皆为提高变态点温度之元素,故淬火温度高,回火温度亦较普通之构造用合金钢高,此乃在氮化温度长时间加热之间,发生回火脆性,故预先施以调质强韧化处理。NH3气体氮化,因为时间长表面粗糙,硬而较脆不易研磨,而且时间长不经济,用於塑胶射出形机的送料管及螺旋杆的氮化。 四、液体氮化技术: 液体软氮化主要不同是在氮化层里之有Fe3Nε相,Fe4Nr相存在而不含Fe2Nξ相氮化物,ξ相化合物硬脆在氮化处理上是不良於韧性的氮化物,液体软氮化的方法是将被处理工件,先除锈,脱脂,预热后再置於氮化坩埚内,坩埚内是以TF – 1为主盐剂,被加温到560~600℃处理数分至数小时,依工件所受外力负荷大小,而决定氮化层深度,在处理中,必须在坩埚底部通入一支空气管以一定量之空气氮化盐剂分解为CN或CNO,渗透扩散至工作表面,使工件表面最外层化合物8~9%wt的N及少量的C及扩散层,氮原子扩散入α – Fe基地中使钢件更具耐疲劳性,氮化期间由於CNO之分解消耗,所以不断要在6~8小时处理中化验盐剂成份,以便调整空气量或加入新的盐剂。 液体软氮化处理用的材料为铁金属,氮化后的表面硬度以含有 Al,Cr,Mo,Ti元素者硬度较高,而其含金量愈多而氮化深度愈浅,如炭素钢Hv 350~650,不锈钢Hv 1000~1200,氮化钢Hv 800~1100。 液体软氮化适用於耐磨及耐疲劳等汽车零件,缝衣机、照相机等如气缸套处理,气门阀处理、活塞筒处理及不易变形的模具处。采用液体软氮化的国家,西欧各国、美国、苏俄、日本、台湾。 五、离子氮化技术: 此一方法为将一工件放置於氮化炉内,预先将炉内抽成真空达10-2~10-3 Torr(㎜Hg)后导入N2气体或N2 + H2之混合气体,调整炉内达1~10 Torr,将炉体接上阳极,工件接上阴极,两极间通以数百伏之直流电压,此时炉内之N2气体则发生光辉放电成正离子,向工作表面移动,在瞬间阴极电压急剧下降,使正离子以高速冲向阴极表面,将动能转变为气能,使得工件去面温度得以上升,因氮离子的冲击后将工件表面打出Fe.C.O.等元素飞溅出来与氮离子结合成FeN,由此氮化铁逐渐被吸附在工件上而产生氮化作用,离子氮化在基本上是采用氮气,但若添加碳化氢系气体则可作离子软氮化处理,但一般统称离子氮化处理,工件表面氮气浓度可改变炉内充填的混合气体(N2 + H2)的分压比调节得之,纯离子氮化时,在工作表面得单相的r′(Fe4N)组织含N量在5.7~6.1%wt,厚层在10μn以内,此化合物层强韧而非多孔质层,不易脱落,由於氮化铁不断的被工件吸附并扩散至内部,由表面至内部的组织即为FeN → Fe2N → Fe3N→ Fe4N顺序变化,单相ε(Fe3N)含N量在5.7~11.0%wt,单相ξ(Fe2N)含N量在11.0~11.35%wt,离子氮化首先生成r相再添加碳化氢气系时使其变成ε相之化合物层与扩散层,由於扩散层的增加对疲劳强度的增加有很多助。而蚀性以ε相最佳。 离子氮化处理的度可从350℃开始,由於考虑到材质及其相关机械性质的选用处理时间可由数分钟以致於长时间的处理,本法与过去利用热分解方化学反应而氮化的处理法不同,本法系利用高离子能之故,过去认为难处理的不锈钢、钛、钴等材料也能简单的施以优秀的表面硬化处
⑶ H13材料模具氮碳共渗后表面外壳脱落怎么解决
模具表面进行氰化,其表面硬度得到提高。但是表面呈块状脱落,硬度层没有了,如果外形没有了加工余量,模具零件只能报废重做。如果还有加工余量的话,还可以重新进行氰化。
⑷ 模具渗氮过后表面有一层黑的用什么可以洗白 ,好抛光
直接把模具氮化成灰白色的,就好抛光了,重庆鼎星渗氮表面处理有限公司为你解答
⑸ 请问H13钢热作模具氮化出来掉皮是什么原因
第一仓压高不稳定,第二模具张有油等不定,保温温过度高,在就是原材料的问题,回火没回好,
⑹ 模具氮化和不氮化在性能上有多大差异
模具进行氮化处理可显著提高模具表面的硬度、耐磨性、抗咬合性、抗腐蚀性能和疲劳性能。由于渗氮温度较低,一般在500-650~范围内进行,渗氮时模具芯部没有发生相变,因此模具渗氮后变形较小。一般热作模具钢(凡回火温度在550-650~的合金工具钢)都可以在淬火、回火后在低于回火温度的温度区内进行渗氮;一般碳钢和低合金钢在制作塑料模时也可在调质后的回火温度下渗氮;一些特殊要求的冷作模具钢也可在氮化后再进行淬火、回火热处理。
实践证明,经氮化处理后的模具使用寿命显著提高,因此模具氮化处理已经在生产中得到广泛应用。但是,由于工艺不正确或操作不当,往往造成模具渗氮硬度低、深度浅、硬度不均匀、表面有氧化色、渗氮层不致密、表面出现网状和针状氮化物等缺陷,严重影响了模具使用寿命。因此研究模具渗氮层缺陷、分析其产生的原因、探讨减少和防止渗氮缺陷产生的工艺措施,对提高模具的产品质量,延长使用寿命具有十分重要的意义。
一、 模具渗氮层硬度偏低
模具渗氮表层硬度偏低将会降低模具的耐磨性能,大大减少渗氮模具的使用寿命。
(1)渗氮模具表层含氮量低。
这是由于渗氮时炉温偏高或者在渗氮第一阶段的氨分解率过高,即炉内氮气氛过低。
(2)模具预先热处理后基体硬度太低。
(3)渗氮炉密封不良、漏气或初用新的渗氮罐。
预防措施
(1)适当降低渗氮温度,对控温仪表要经常校正,保持适当的渗氮温度。
(2)模具装炉后应缓慢加热,在渗氮第一阶段应适当降低氨分解率。
(3)渗氮炉要密封,对漏气的马弗罐应及时更换。新渗氮罐要进行预渗氮,使炉内氨分解率达到平稳。
(4)对因渗氮层含氮量较低的模具可进行一次补充渗氮,其渗氨工艺为:渗氮温度520℃ ,渗氮时间8~10h,氨分解率控制在20%-30%。
(5)在模具预先热处理时要适当降低淬火后的火温度,提高模具的基体硬度。
二、 模具渗氮层浅
模具渗氮层浅将会缩短模具硬化层耐磨寿命。
渗氮模具表面硬度偏低的原因
(1)模具渗氮时间太短、渗氮温度偏低、渗氮炉有效加热区的温度分布不均匀、渗氮过程第一阶段氮浓度控制不当(氨分解率过高或过低)等。
(2)模具装炉前未清除掉油污及装炉量过多、模具间距太近。
预防措施
(1)要严格控制装炉前模具表面质量、装炉量、炉内温差和氮气氛、渗氮时间和温度。
(2)加强渗氮炉密封,保证炉内氮气氛循环正常。并按工艺要求控制氨分解率。
(3)对已经出现渗氮层不足的模具可进行二次渗氮,严格按照渗氮第二阶段工艺补充渗氮。
硬度不均匀或有软点的原因
模具渗氮层硬度不均匀或有软点模具渗氮层不均匀或有软点将会使模具在使用时性能不稳定,薄弱区域首先磨损较多,造成整个模具的早期损坏失效,严重影响模具的使用寿命。
(1)由于渗氮炉上、下不均衡加热或气流不通畅,炉内温度不均匀。
(2)氨气通入管道局部堵塞,影响炉内氮气氛;炉内氮气循环不良。
(3)模具装前未很好清理表面油污。
(4)渗氮炉内模具装载太多或炉内模具间距太小、部分有接触。
预防措施
(1)严格控制渗氮炉内上、下区炉温,使其始终保持在同一温度区内。
(2)定期清理氨气进气管道,保持管道的通畅。
(3)模具装炉前需用汽油或酒精等脱脂,经过清洗后的模具表面不能有油污或其它脏物。
(4)模具装筐时,模具间要保持一定距离,严防模具工作面接触和重叠。
(5)炉内气氛循环要充分,渗氮炉要密封好,对漏气的马弗罐应及时更换。
模具渗氮后表面有氧化色
模具渗氮后发生表面氧化不仅影响模具外观质量,而且影响模具表面的硬度和耐磨性,严重影响模具使用寿命。
模具渗氮后表面氧化的原因
(1)气体渗氮罐漏气或炉盖密封不良。
(2)提供氨气的干燥装置中的干燥剂失效,通入炉中的氨气含有水分。
(3)渗氮结束后随炉冷却时供氧不足造成罐内负压,吸入空气造成氧化色。
(4)模具氮化后出炉温度过高在空气中氧化。
预防措施
(1)要经常检查设备,对漏气的马弗罐应及时更换,要保持炉盖密封良好。
(2)氨气干燥装置中的干燥剂要定期更换。
(3)渗氮后的模具最好采用油冷。对要求严格控制变形的模具在渗氮结束冷却时要继续提供少量氨气,避免炉内产生负压。出炉温度控制在200't2以下,避免渗氮模具在空气中氧化。
(4)对已经产生氧化的渗氮模具可在低压下喷细砂清除,并重新加热到510'(2左右再进行4h渗氮,渗氮后炉冷至200't2以下出炉。
模具渗氮后变形
要求严格控制变形的模具,在渗氮后如产生超差变形将会影响模具的装配使用,严重的会造成模具报废。
模具渗氮后变形的原因
(1)模具结构设计不合理、形状复杂等。模具在机械加工后的残余应力未能很好消除。
(2)气体渗氮炉内温度不均匀,模具装炉后加热升温过快或出炉时冷却速度太快。
(3)因渗氮层比容大而产生的组织应力带来形状变化,渗层愈厚影响愈大。因此若工艺参数不当,渗氮温度过高、时间过长、氮势过高、产生过厚渗氮层等就会使变形增大。
(4)模具装炉方法不合理,炉内温度不均匀、氨气流不稳不畅等。
预防措施
(1)设计制造模具时应该尽量使模具结构对称合理,避免厚薄悬殊。
(2)对淬火后的模具应充分进行回火,对机械加工后的模具应进行退火消除应力。
(3)制定合理的渗氮工艺。尽量采用合理的装炉维普资讯 http://www.cqvip.com,《模具制造》2003.No.6总第23期 65量、较低的渗氮温度、合适的氮化层深度和氮气氛。对变形要求较小和形状复杂的模具应严格控制加热和冷却速度,升温速度应低于50aI=/l1,300~C以上每升温
10oaI=保温lh;冷却时要随炉降温,出炉温度应低于2oo℃,并应检查炉温,严格控制渗氮炉上下区的温差。
模具渗氮后表层出现网状及波纹状、针状或鱼骨状
氮化物及厚的白色脆性层模具渗氮后表层出现网状及波纹状、针状或鱼骨状氮化物及厚的白色脆性层将会导致模具韧性降低、脆性增加、耐冲击性能减弱、产生疲劳剥落、耐磨性能降低,大大降低模具的使用寿命。
模具氮化层出现网状、波纹状、针状或鱼骨状缺陷的原因
(1)一些热处理厂家片面强调提高劳动生产率,在制定工艺文件和实际操作时渗氮温度过高、升温加热和降温冷却速度过快;控温仪表失灵、炉内实际温度比仪表指示温度高。如温度过高时扩散层中的氮化物便聚集长大、弥散度下降、在晶界上形成高氮相的网状或波纹状组织。
(2)模具预备热处理时淬火加热温度过高、模具基体晶粒过大。
(3)液氨含水量高,通入气体渗氮炉中的氨气含水分。
(4)模具设计制造不合理,有尖角锐边。
(5)气体渗氮炉中氨分解率太低即氮势过高。
(6)预备热处理时,淬火加热未在保护气氛中进行,模具表层脱碳严重,在渗氮后极易出现针状、鱼骨状氮化物。
预防措施
(1)正确制定模具氮化处理工艺,氮化温度选择在500~580~C,一般不要超过580~C,并定期对控温仪表进行校正,升温加热速度不宜过快。
(2)模具预备热处理的淬火加热温度不宜过高,以免模具材料内部组织中马氏体晶粒过大;加热应在保护气氛中进行,避免模具氧化脱碳;调质件应在机械加工中把脱碳层切除掉。
(3)氨气要经过干燥装置再通入渗氮炉中,干燥剂要定期更换。
(4)模具设计制造时应尽量避免锐角尖边。
(5)严格控制渗氮炉中的氨分解率,不应使炉中氮势过高。
(6)对已经产生网状及波纹状氮化物的模具可在540%左右的炉中进行10~15h的扩散处理, 以便有消除模具氮化层中的网状及波纹状氮化物。
模具渗氮层不致密、抗蚀性差
模具如在潮湿或碱性工作环境中工作,还应具有一定的抗蚀性。有抗蚀要求的模具如因渗氮层不致密而导致抗蚀性差将会使模具在使用时发生锈蚀,使模具早期失效,影响模具的使用寿命。
模具渗氮层不致密原因
(1)模具氮化前表面粗糙度大。
(2)模具装炉前表面有锈蚀,影响渗氮层质量。
(3)气体渗氮炉内氨分解率过高,模具渗氮层表面氮浓度太低。
(4)在一定的温度下,渗氮时间太短,模具渗氮层渗氮不足。
预防措施
(1)为了保证抗蚀渗氮层的质量,零件应预先进行正火或调质处理,模具表面的粗糙度要小,其抗蚀性能才会愈好。
(2)模具渗氮装炉前应仔细清理其表面,不得有锈蚀存在。
(3)模具渗氮时应采用合适的氨分解率,合理的渗氮时间,渗氮后应快冷。
(4)对渗氮层不致密的模具把其表面清理干净后严格按照气体渗氮工艺规则再进行一次渗氮。
⑺ 塑胶模具有铁屑脱落怎么处理 铁屑都粘附在透明的产品上了,很难清理,请求帮助解决!
把内模拿去热处理,加硬一下。
或表面淡化,可以防止这种现像,
貌似这种模个寿命不是很长.
⑻ 对模具进行氮化处理有什么用处
对模具进行氮化处理定义:
是指一种在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。
对模具进行氮化处理作用:
使金属快速上膜,发生钝化反应后不容易生锈,提高钢材有用的性能,如抗磨损,耐摩擦,抗腐蚀和抗疲劳等。
对模具进行氮化处理要求:
氮化热处理一般温度大概700度左右(看钢材),提高型腔型芯及运动件的表面硬度及耐磨性,防腐蚀性,模具一般采用软氮化工艺。