碳氮共渗的分类 （1）碳氮共渗 以渗碳为主，共渗温度 820-870℃，渗剂为煤油、苯、甲苯、丙酮等， 同时通入氨气，或使用尿素、甲酰胺等材料 一般为中、低碳钢及合金钢 （2）氮碳共渗 以渗氮为主，共渗温度 550-570℃，渗剂为尿素、甲酰胺、三乙醇胺等 材料不受限制 碳氮共渗已应用于压铸模、挤压模、塑料模 等 第二节模具表面的化学热处理技术 四、渗硼 渗硼是将钢的表面渗入硼元素以获得铁的硼化物 的热处理工艺方法 通过渗硼能显著提高钢件表面硬度(l400— 2000HV)和耐磨性，以及具有良好的红硬性及耐蚀性 钢的表面渗入硼后，由于硼在α -Fe中的溶解度 很小，因此会形成硼化物Fe2B (硬度为l400— 1600HV) ，或FeB (硬度为l800—2000HV) Fe2B脆 性较小，一般呈梳齿状楔入基体；FeB脆性较大，易 剥落 第二节模具表面的化学热处理技术 渗硼方法 渗硼法有固体渗硼、液体渗硼及气体渗硼但由 于气体渗硼采用乙硼烷或三氯化硼气体，前者不稳定易 爆炸，后者有毒，又容易分解，因此较少采用现在生 产上采用的是粉末渗硼和盐浴渗硼 1、固体渗硼法 目前最常用的是用下列配方的粉末渗硼法：5％ KBF4+5％B4C+90％SiC+Mn-Fe。
把这些物质的粉 末和匀装入耐热钢板焊成的箱内，工件以一定的间隔 (20一30mm)埋入渗剂内，盖上箱盖，在900— 1000℃的温度保温1—5小时后，出炉随箱冷却即可 第二节模具表面的化学热处理技术 渗剂中各部分的作用 B4C为硼的来源，KBF4是催渗剂，SiC是填充 剂，Mn-Fe则起到使渗剂渗后松散而不结块的作用 一般渗硼后冷至室温开箱时，渗剂松散，工件 表面无结垢等现象，无需特殊清理由于固体渗 硼法无需特殊设备，操作简单，工件表面清洁， 已逐渐成为最有前途的渗硼方法 第二节模具表面的化学热处理技术 2、盐浴渗硼 常用盐浴成分有下列三种： (1) 60％硼砂十40％碳化硼或硼铁；， (2) 50—60％硼砂+40—50％S1C； (3) 45％BaCI+45％NaCI+10％B4C或硼铁 盐浴渗硼同样具有设备简单，渗层结构易于控 制等优点但有盐浴流动性差，工件粘盐难以清理等 缺点一般盐浴渗硼温度采用950—1000℃，渗硼时 间根据渗层深度要求而定，一般不超过6小时因为 时间过长，不仅渗层增深缓慢，而且使渗硼层脆性增 加 第二节模具表面的化学热处理技术 渗硼后的热处理 对心部强度要求较高的零件，渗硼后还 需进行热处理。
由于FeB相、Fe2B相和基体的 膨胀系数差别很大,加热淬火时，硼化物不发 生相变，但基体发生相变因此渗硼层容易出 现裂纹和崩落这就要求尽可能采用缓和的冷 却方法，淬火后应及时进行回火 第二节模具表面的化学热处理技术 五、渗金属 渗金属方法和渗硼法相类似，根据所用渗剂聚 集状态不同，可分固体法、液体法及气体法 1、固体法渗金属 最常用的是粉末包装法，把工件、粉末状的渗 剂、催渗剂和防烧结剂共同装箱、密封、加热扩散 而得这种方法的优点是操作简单，无需特殊设备 ，小批生产应用较多，如渗铬、渗钒等缺点是产 量低，劳动条件差，渗层有时不均匀，质量不易控 制等 第二节模具表面的化学热处理技术 如固体渗铬，渗剂为100～200目铬铁粉(含 Cr65％)(40—60)％+NH4Cl(12—3)％，其余为 Al2O3, 渗铬过程 当加热至1050℃的渗铬温度时， 氯化铵分解形成HCl，HCl与铬铁粉作用形成CrCl2 ，在CrCl2迁移到工件表面时，分解出活性铬原子 [Cr]渗入工件表面与此同时，氯与氢结合成 HCI，HCI再至铬铁粉表面形成CrCl2，并重复前述 过程而达到渗铬目的 第二节模具表面的化学热处理技术 2、液体法渗金属 n 分为两种，一种是盐浴法，一种是热浸法。
n 目前最常用的盐浴法渗金属是TD法它是在熔融 的硼砂浴中加入被渗金属粉末，工件在盐浴中被加热 ， 同时还进行渗金属的过程 n 以渗钒为例：把欲渗工件放人 (80—85)％Na2B407 ＋20～15)％钒铁粉盐浴中，在950℃保温3—5小时， 即可得到一定厚度(几个微米到20微米)的渗钒层 第二节模具表面的化学热处理技术 TD覆层的主要特点 n （1）具有很高的表面硬度，可达HV2800～3200，远 高于氮化和镀硬铬等表面处理方法，因而具有极高的表面 耐磨、抗拉伤和耐腐蚀等性能 n （2）由于表面覆层是通过金属原子的扩散作用形成 的，因此覆层与基体具有冶金结合，结合力较镀硬铬、 PVD或PCVD的镀层高得多，这一点对于成形类模具的应用 极其重要 n （3）TD覆层厚度可达4～20mm，覆层致密光滑 n （4）具有极高的耐腐蚀性能 n （5）可以实现重复处理 第二节模具表面的化学热处理技术 n 缺点 n 是盐浴有比重偏析，必须在渗入过程中不断搅动 盐浴另外，硼砂的PH值为9，有腐蚀作用，必须及时 清洗工件 n 适用材料 n 只要材料含有一定量的碳元素，如含碳量大于 0.3%的各类钢铁材料、硬质合金等，都可以在工件表 面形成VC覆层。
第二节模具表面的化学热处理技术 TD法可以解决的问题 n （1）由粘着磨损所引起的模具与工件或工件与工件 之间的拉伤、粘附问题，如各类钢板或有色金属的拉延 、弯曲、翻边、滚压成形和压铸成形等模具或其他相互 接触并有相对运动的工件表面，采用TD覆层处理是目前 解决此类问题最好的方法之一，并可以提高其使用寿命 数倍至数十倍 n（2）由磨粒磨损、粘着磨损、摩擦氧化或其共同作用 而引起的工件尺寸超差等问题，如冲裁、冷镦、粉末冶 金等模具或其他零配件，通过TD覆层处理后，可提高使 用寿命数倍至数十倍 第二节模具表面的化学热处理技术 TD法的应用 n（1）汽车冲压件成形模具 n 在高强度钢板和厚料板的冲压成形过程中，未经过表面 处理的工件表面拉伤严重，有些甚至无法正常生产经TD 覆层处理后，一方面根本上解决了工件表面的拉伤问题， 无须经常停机修磨模具，提高了生产效率，改善了产品的 外观另一方面，模具寿命一般可以达数十万件，并能确 保冲压件尺寸的一致性，有效提升产品质量 n（2）粉末冶金模具 n 被加工材料为磁铁粉，原来模具材料Cr12，寿命2～4 万次，后改用Cr12MoV，并进行TD覆层处理，寿命达到20～ 40万次，寿命提高10倍以上。
第二节模具表面的化学热处理技术 模具表面处理--TD覆层组织 模具表面处理--TD覆层图 第二节模具表面的化学热处理技术 n 热浸法渗金属是较早应用的渗金属工艺，典型 的例子是渗铝其方法是：把渗铝零件经过除油去 锈后，浸入780土10℃熔融的铝淬中经15—60分钟后 取出，此时在零件表面附着一层高浓度铝覆盖层， 然后在950～1050℃温度下保温4—5小时进行扩散处 理为了防止零件在渗铝时铁的溶解，在铝液中应 加入10％左右的铁铝液温度之所以如此选择，主 要考虑温度过低时，铝液流动性不好，且带走铝液 过多温度过高，铝液表面氧化剧烈 第二节模具表面的化学热处理技术 3、气体法渗金属 n 一般在密封的罐中进行，把坩埚加热至渗金 属温度，被渗金属的卤化物气体掠过工件表面时 发生置换、还原、热分解等反应，分解出的活性 金属原子渗入工件表面 n 以气体渗铬为例，其过程是：把干燥氢气通过 浓盐酸得到HCl气体后引入渗铬罐，在罐的进气口 处放置铬铁粉当HCl气体通过高温的铬铁粉时， 制得了氯化亚铬气体当生成的氯化亚铬气体掠 过零件表面时，通过置换、还原、热分解等反应 ，在零件表面沉积铬，从而获得渗铬层。
第二节模具表面的化学热处理技术 n 气体渗铬速度较快，但氢气容易爆炸，氯化氢具 有腐蚀性，故应注意安全 n 渗金属法的进一步发展是多元共渗，即在金属表 面同时渗入两种或两种以上的金属元素，如铬铝共渗 ，铝硅共渗等等与此同时，还出现金属元素与非金 属元素的两种元素的共渗，如硼钒共渗，硼铝共渗等 进行多元共渗的目的是兼取单一渗的长处，克服单 一渗的不足例如硼钒共渗，可以兼取单一渗钒层的 硬度高、韧性好和单一渗硼层层深较厚的优点，克服 了渗钒层较薄及渗硼层较脆的缺点，获得了较好的综 合性能 第二节模具表面的化学热处理技术 几种化学热处理工艺的比较 处理方法渗碳氮化碳氮共渗 处理工艺 渗碳+淬火+低温回 火 氮化 碳氮共渗+淬火+低 温回火 生产周期，约3-9h约20-50h约1-2h 表层深度0.5-20.3-0.50.2-0.5 硬度58-63 65-70HRC(1000HV- 1100HV) 58-63 耐磨性良好最好良好 疲劳强度较好最好良好 耐蚀性一般最好较好 热处理后变形较大最小较小 第二节模具表面的化学热处理技术 第三节 模具表面的涂镀技术 一、电镀 n 电镀是指在直流电的作用下，电解液中的 金属离子还原沉积在零件的表面而形成一定性 能的金属镀层的工艺过程。
n 电镀的基本工艺流程： n 磨光→ 抛光→脱脂（去油） →水洗 →除 锈 →水洗 →电镀 →酸洗 →碱洗 →清洗 → 吹干 →除氢→ 入库 常用的电镀方法 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 800 HV，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，不适用于耐腐 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 钢件镀铬工艺流程 除蜡 → 热浸除油 → 电解除油 → 弱酸 浸蚀 → 镀铜 → 镀镍 → 镀铬 镀铬的种类 装饰性镀铬、镀硬铬、松孔镀铬 二、电刷镀 n 电刷镀是在导电工件（或模具）表面需要镀覆的表面 快速沉积金属层的工艺 n 电刷镀又称为选择电镀、无槽镀、涂镀、笔镀、擦 镀等 它是电镀的一种特殊方式，不用镀槽，只需在不 断供电解液的条件下，用一支镀笔在工件表面上进行擦 拭，即可获得电镀层 n 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 电刷镀的原理 电刷镀的原理示意图 镀笔结构图 不同形状的阳极 镀笔 镀笔是电刷镀的 重要工具，主要由阳极、绝 缘手柄和散热装置组成 电刷镀的特点 n 1、设备简单，携带方便，不需要大的镀槽设备 n 2、工艺简单，操作方便，凡镀笔能触及到的地方均可电 镀，特别适用于不解体机件的现场维修和野外抢修 n 3、镀层种类多，与基体材料的结合力强，力学性能好， 能保证满足各种维修性能的要求 n 4、沉积速度快，生产效率高 n 5、刷镀液不含氰化物和剧毒药品，故操作安全，对环境 污染小 n 6、但电刷镀劳动强度大，阳极包缠材料消耗大 电刷镀的应用 n 电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 n 材料为3Cr2w8V的热冲模刷镀处理后表面 硬度达750 HV，模具寿命提高1－3倍 n 电刷镀也可以大幅度提高冷作模具的寿命 ，这是因为刷镀层有高的硬度和良好的抗粘着 性能如连杆盖模3Cr2W8V经刷镀处理后提高 寿命54．5％ 三、化学镀 n 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。
化学镀不需外加电流 因此，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 n 化学镀对于形状复杂、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 n 化学镀可在工件表面形成单一金属层（如镀镍 ）、合金镀层（如Ni-P化学镀）。