h13鋼的表面改性

壓鑄模具的使用壽命決定于很多因素：模具設(shè)計(jì)的合理模具材料選擇正確性，模具機(jī)械加工和熱處理工藝的合理正確制訂，當(dāng)然還應(yīng)涉及模具的使用條件和維護(hù)。其中模具材料的質(zhì)量和熱處理是相當(dāng)重要的關(guān)鍵因素。熱處理應(yīng)包括整體工件的熱處理和工件的表面改性。相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)主要有北美壓鑄協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)、***汽車工業(yè)會(huì)、德國鋼鐵協(xié)會(huì)、材料協(xié)會(huì)和壓鑄協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)，還有通用汽車、福特汽車的推薦標(biāo)準(zhǔn)等。對(duì)h13鋼整體熱處理和檢測(cè)十分重要，將另有專論。

h13鋼鍛模和鋁合金壓鑄模的表面改性目前主要在以下兩個(gè)方面：(1)鐵素體氮碳共滲和硫氮碳共滲技術(shù)和(2)pvd涂層技術(shù)。國內(nèi)外在這兩方面進(jìn)行的研究論文有了發(fā)表， 但具體工業(yè)應(yīng)用報(bào)導(dǎo)不多。專門從事材料表面改性技術(shù)的***hef集團(tuán)在一些國際性會(huì)議上以論文形式報(bào)導(dǎo)了h13鋼表面改性工業(yè)應(yīng)用的實(shí)例，同時(shí)艾福表面處理技術(shù)(上海)有限公司(hef shanghai)結(jié)合舍福表面處理技術(shù)有限公司(ts shanghai)的實(shí)踐匯同國外的相關(guān)文獻(xiàn)(尤其是nadca的專家和case western reserve 大學(xué)教授的工作)作一定描述。國內(nèi)普遍認(rèn)為， 熱疲勞發(fā)生龜裂損傷和熱磨損是熱作模具失效的兩大主要原因。這方面，國外的相關(guān)文獻(xiàn)敘述得十分明確：模具的損壞和限制模具壽命上升的三個(gè)機(jī)制為：1)液態(tài)金屬鋁的粘焊(soldering)和化學(xué)沖蝕損傷。2)磨損和腐蝕。3)熱疲勞開裂。其中1)是最重要的失效機(jī)制。他們提出采用鐵素體氮碳共滲和離子氮化能顯著提高工具鋼的模具壽命。國內(nèi)有關(guān)鋁熔損的試驗(yàn)指出，當(dāng)模具材料硬度為45hrc時(shí)，未表面處理的鋁熔損率高達(dá)54.90%時(shí)，當(dāng)采用鹽浴硫氮碳共滲，其熔損率僅為0.10%，當(dāng)采用鹽浴氮碳共滲(軟氮化)后在加上pvd處理時(shí)，熔損率更明顯降低至0.10%。由此可見h13鋼的表面改性的效果十分明顯。

解決h13鋼表面改性問題的最佳途徑是在模具材料表面涂覆硬膜，使其不被鋁合金熔液潤濕，同時(shí)涂覆的硬膜也賦予模具材料表面的腐蝕磨損抗力。hef集團(tuán)對(duì)汽車轉(zhuǎn)向操作系統(tǒng)的鋁合金工件壓鑄成型模具中的挺桿(38cdv5，相當(dāng)于h13鋼)表面沉積3μm厚的certess sd 涂層，其硬度可達(dá)4000～4500hv，使用溫度可達(dá)800℃，還可抗鋁合金的黏結(jié)，使用壽命提高至10萬次，是未進(jìn)行沉積處理挺桿的6~7倍。