模具氮化及软氮化白亮层的控制.pdf

模具材料及热处理技木
模具材料及热处理技术
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模具氮化及软氮化白亮层的控制
左时燕,周伟,況勋,杨凌平2
1.中国兵器装备集团公司重庆建设工业集团公司(重庆402264)
2.济南江九齿轮(集团)有限公司(山东济南250402
【摘要】介绍了钢的氩化及软氪化白亮层(化合物层)的相结构和性能特点,讨论分析了不
同机械零件对氮化及软氩化白亮层要求侧重点,重点论述了不同模具对氮化及软氩化白
亮层的要求,以及模具氪化及软氩化白亮层的控制要点。
关键词:氮化、软氩化;白亮层及化合物层;相结构;性能;硬度
中图分类号:TG162
文献标识码:B
Control Die Nitriding Soft Nitriding White Bright Layer
[ Abstract ]This paper introduces the steel nitride & soft white layer (layer compound)nitride
phase structure and performance characteristics of the discussion has analyzed the different
mechanical parts of nitride soft white nitride layer requires focus, mainly discusses the
different mould of nitride soft white layer nitride and moulds nitriding soft white nitride layer
control points
Key words: mold; nitride soft nitriding; white compound layer; phase structure:
performance; hardness
引言
物层下面还有一层含氮碳奥氏体的淬火层,相结构
对钢铁零件实施渗氮(氮化)氮碳共滲(软氮为M(马氏体)+A(奥氏体)。这两种不同属性的表面
化),可获得厚度不到一根头发丝粗、薄如蝉翼的白亮层,在弱酸性溶液中短时间浸蚀时,其抗蚀能力优于普
层,隐藯着无尽的奥秘。一方面在工程上获得广泛应通钢的基体组织,金相组织检查时,基体组织腐蚀出来
用;另一方面又留下无尽的迷团。
后,仍然保持白色(见图1、图2)或灰白色(见图3)形貌
所谓白亮层,乃是指渗氮工件
ID号
金相图片
表层的相、相和γ'相或其中的一
芯部
相或两相所组成的化合物层,故又
全致密(无
称为化合物层或化合层。因其不易
疏松)白层
为普通腐蚀剂所着色,在显微镜下
基体(素氏体)
932777601
呈白亮状态而得名。
2渗氮一氮碳共渗白亮层的相
锡箔纸
结构及其性能
基体(芯部)组织(索氏体
2.1白亮层的相结构
Thickness of
图纸要求
Non-porous
渗氮和铁素体氮碳共滲时,对
connecting layer(um)
42CRMO4+QT
图纸要求
10~20
≥60
碳素钢而言,钢表面有一层化合物实测值
1.3.4.5
索氏体
层,相结构为8、Y'、8+y'3种基本形
3.1证书0.010.0120.015m
索氏体
式;奥氏体氮碳共滲快冷时,临近化
图142CrMo4全致密白亮层(德资企业检测报告)
?76
《模具制造》2015年第1期
模具材料及热处理技木
故称其为白亮层。如图1所示为作者为某外企成功开起皮;少数人则认为:化合物层外的疏松层对提高耐
发的42CrMo4内齿圈的全致密(无疏松)白亮层;图2磨性十分有利,其理由是:疏松层可以存储润滑油,使
所示为作者所做的H13模具浅、无白层软氮化;图3所工件(表面)具有自润滑性,减小金属间的摩擦和固着
示为Q235奥氏体氮碳共渗灰白层。
磨损倾向。
2.2白亮层的机械性能
2.2.1白亮层的优良特性
3氮化一软氮化(白亮层)的应用选择
氮化一软氮化白亮层(化合物),具有很高的表面
氮化一软氮化机械零件在服役过程中,脆性白亮
硬度,模具钢氮化一软氮化后表面硬度可达900~层极易受到冲击作用而剥落、掉渣。一旦出现这种情
1,200HV,具有优异的耐磨性;而且,因其工艺温度在况,脱落的碎块、碎屑具有尖锐、锋利的玻璃渣特征,
600℃左右故而具有良好的热硬性(在550℃的环境下会强力破坏与之相接触的相关零件。所以,飞机、齿
长期使用硬度不降低);当机械零件具有完整而致密的轮等重要耦合零件,决不允许存在脆性的白亮层。故
白亮层覆盖时,具有较强的抗大气和淡水腐蚀性能:以而,在氮化-软氮化技术相对落后的工业时代,凡飞机
及具有较低的摩擦系数和较高的抗固着磨损特性。零件、运行过程中伴有一定冲击作用的机械耦合件
经奥氏体氮碳共渗的机械零件,含氮、碳奥氏体。等,在进行氮化一软氮化处理后,必须采用研磨抛光、
淬火层具有中等硬度(可时效硬化)、耐磨性和耐蚀性还原处理等方法去除硬而脆的白亮层。但无论是研
(淬火态)均优于单纯的化合物层,其塑性也较高。两磨抛光,还是还原处理,去除白亮层无疑都是非常麻
种白亮层都有同样的问题,其内部的相结构不同,故烦,耗时费力的方法。
而性能上有所差别。
还有一些承受一定冲击的模具、具有尖锐棱角
2.2.2白亮层的负面作用
的刀具(钻头、铰刀)和机械产品异形件等,则需要获
任何事物有其利必有其弊,氮化-软氮化白亮层得较浅的、韧性的白亮层,当然,最好是获得无白亮
同样如此。如复合(相)白亮层往往具有较大的脆性层。随着工业技术的不断发展和科技水平的不断提
(像玻璃渣一样硬而脆),抗酸蚀性较弱。另外,随着高,获得浅、无白亮层,韧性良好的单相白亮层的可
氮化一软氮化白亮层厚度的增加,会导致白亮层出现控氮化一软氮化技术已取得了重要进展。
硫松(不致密)的结果,白亮层的疏松(不致密)现象与
对于一些不受冲击负荷作用的机械产品,或运
白亮层本身一样具有利和弊的两重性
行平稳的中速发动机齿轮等,则需要获得表面具有
大部分人认为:疏松弊大于利,属于有害的缺陷一定厚度的能够完整覆盖零件表面的白亮层
组织,疏松的形成,会降低白亮层的抗蚀性等。严重
因此,在工业以及民用产品的应用上,应依据机
的疏松会降低表面硬度,增加工件表面粗糙度值和影械零件的服役条件和潜在失效模式来选择氮化一软
响外观。如果产生夹层疏松,在工件抛光时还可能会氮化技术及工艺的侧重点。
e
H13基体组织
镶嵌用
白色为碳化物
锡箔纸
9
[2ld=3 20um
1]d=69=m
镶嵌料
白亮层厚度
1.50-1,80m
图2H13软氮化白亮层1.50-1.80gm(1000x)
图3Q235奥氏体氮碳共渗(700℃x6hn)
《模具制造》2015年第1期