微型車前閘鋁合金壓鑄模外形尺寸為442mm×300mm×440mm,形狀相當(dāng)復(fù)雜,選用熱模鋼H13鋼制造。要求基體硬度為32~38HRC,氣體滲氮處理,表面硬度>600HV,壓鑄工件>1萬件。
(1)首先進(jìn)行常規(guī)1020~1030℃加熱淬火,650~670℃回火,使基體獲得32~38HRC的硬度。
(2)氣體滲氮在RJJ150-9自制的氣體滲氮爐中進(jìn)行。裝爐量為600kg,低于300℃入爐。為減少變形,在450℃保溫2h;分兩段氮化:520~530℃×10h+550~560℃×8h,爐冷至200℃出爐空冷。
經(jīng)上述滲氮工藝后,模具表面硬度為894~1018HV,滲層深度為0.11~0.13mm,脆性為1級,表面為藍(lán)色的氧化色,金相組織正常,壽命達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。
H13鋼制鋁合金擠壓模具等離子體化學(xué)沉積TiN
將等離子體技術(shù)引入化學(xué)氣相沉積,形成覆蓋層的方法稱為等離子體化學(xué)氣相沉積(簡稱PCVD)。
鋁型材擠壓模具是在極其復(fù)雜惡劣的條件下工作的,承受著高溫、高壓、激冷激熱和反復(fù)循環(huán)應(yīng)力的作用。劇烈的摩擦使得模具表面粘附著一層小鋁瘤,造成模具工作表面嚴(yán)重磨損,導(dǎo)致模具早期失效。而采用PCVD沉積TiN膠兒地解決了上述問題,使模具壽命提高3~5倍。工藝過程簡介如下:
(1)淬火回火 PCVD沉積TiN前,先進(jìn)行1070℃加熱淬油,560~580℃×2h×2次回火。
(2)PCVD沉積TiN PCVD沉積TiN所需的反應(yīng)物為氮?dú)狻淞Α⑺穆然仭?BR>1)清洗鍍膜室及其附件,將H13鋼模具用酒精和丙酮嚴(yán)格清洗,烘干后放入鍍膜室。
2)用真空泵將鍍膜室抽真空至333.3×10-2Pa。
3)以氮?dú)夂蜌錃鉃?:1(體積比)的比例,向鍍膜室通入氮?dú)夂蜌錃狻=油üぜ碾娫矗妷簽?300V,以低電流濺射清洗模具待鍍表面,使其溫度升至560~600℃。
4)關(guān)閉真空管,以0.5~0.6L/min的流量輸入TiCl4。真空度保持在333.3×10-2Pa,電流為300mA,進(jìn)行TiN沉積。沉積速率一般為5~10μm/h,一般沉積30min。
5)關(guān)閉氣體及電源,在真空狀態(tài)下冷卻至150℃以下出爐。得到的沉積層厚度為2.6~3.8μm,顏色為金黃色。
經(jīng)X射線分析得知,金黃色的表層由單相TiN組成,黑層由FE2N組成。黑層的氮化物是在沉積之前的升溫過程中,由通入的氮?dú)馑x解出的氮離子滲入材料表層形成的。