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嘉兴模具氮化哪里实惠

发布时间:2023-05-31 05:20:36

Ⅰ 氮化材料知多少

渗氮是在合适的温度(450-600℃)下将金属置于含氮介质中,将氮原子渗入铁合金表面而实现的表面硬化技术。氮化工艺覆盖的钢种很宽,几乎所有的钢牌号到铸铁都可以用得上。但不同材料氮化后的性能又千差万别,本文对常见氮化材料进行分类并对其氮化特性作一个简单的介绍。

中低碳钢

典型材料兆拿备为SPCC、08F、10钢和45钢等。

中低碳钢中由于没有生成合金氮化物的合金元素,其氮化后表面硬度并不高。以低碳钢为例,一般氮化后表面硬度为200HV左右,但经氮碳共渗后根据气氛种类和处理温度的不同其表面硬度一般可达300-600HV,其表面也较容易获得10-25um厚的白亮层。故对中低碳钢而言,一般不单纯只作渗氮处理而是采用氮碳共渗。

SPCC经氮碳共渗处理

普通合金钢

典型材料为Cr-Mo系和Cr-Mo-V系等渗氮钢。

由于Cr、敏燃Mo、V等合金元素的加入,使得这类渗氮钢具有优异的力学性能和更好的工艺性,广泛适用于对表面硬度要求不太高(≤850HV),耐磨性和抗冲击性能更高的场合。

需要注意的是,对常用的合金元素来说,Ni是非氮化物形成元素。这也是有些炉子厂家在设计氮化炉时采用Inconel600作为炉罐材质的原因之一,其高镍的化学成分避免了炉罐对NH3的催化裂解作用。

31CrMoV9无白层氮化

模具钢

典型材料为4Cr5MoSiV1等。

4Cr5MoSiV1钢(相当于美国AISI H13钢)是国际上广泛应用的一种热作模具钢。为了适当提高模具的抗磨损能力及提高铝合金压铸模的抗黏附性能力,常对模具施行渗氮或氮碳共渗处理。由于合金元素含量较高,一方面对氮化后表面硬度的提高较为显著,一般可达1000HV以上,但同时合金元素对氮扩散阻碍作用较大,一般白层厚度不超过10um,氮化层深一般不超过0.3mm。

H13气体渗氮

工具钢

典型材料为6542、DC53等。

一般用作高速钢刀具、钻头以及搓丝用模。钢中含有大量与氮有亲和力的合金元素,渗氮后表面硬度和耐磨性都明显提高。但是渗氮时间过长,就会在表面出现化合物层并在扩散层中出现大量网状氮化物,使得渗层脆性变得很大,导致刀具或模具崩刃、崩牙。故这类材料一般用作短时无白层渗氮工艺,渗氮层总深度控制在0.02-0.1mm范围内。

DC53短时氮化

不锈钢

典型材料1Cr13、2Cr13、3Cr13、304等。

不锈钢渗氮目前有两大难点:其一,不锈钢的Cr、Ni等元素与氧形成的钝化膜,如未在渗氮前将其去除则它们将有力地阻止氮化过程。故不锈钢氮化首先要进行破膜工序。其二,常规不锈钢氮化后将析出CrN相,由于CrN的电极电位比Cr的电极电位要低,故不锈钢氮化后其耐蚀性能会有所降低。故近些年兴起的低温不锈钢氮化技术,经低温(<450℃)渗氮处理,避免了CrN相的析出,在表层主要形成S相,合金表面的硬度高,而且具有很高的抗点蚀和抗缝隙腐蚀性能。

316钢低温渗氮后表面S相

铸铁

典型材料QT500、QT600、HT200 、HT250等。

由于铸铁中C、Si的含量较高,氮扩散阻力较大,一般只做软氮化。要达到与钢同样的渗氮层浓度,渗氮时间需乘以1.5-2的系数。铸铁中含有较高含量的Si而生成Si3N4提高其硬度,一般软氮化后的表面硬度为500-700HV。由于铸铁基体存在大量的片状、球状石墨,导致软氮化后表面得不到连续白亮层,其耐蚀性要差于普通钢软氮化。

球墨铸铁白亮层被石墨隔开

无论是渗氮还是氮碳共渗,均需对氮族毁势进行精确的测量和控制。对精密可控渗氮而言,能对合金钢、渗氮钢的白亮层厚度进行控制,达到AMS2759/10A规定的0类和1类标准。对精密可控氮碳共渗而言,能对碳钢、合金钢和铸铁白层的疏松进行控制,达到AMS2759/12A规定的1类标准。

自动流量补偿型氮控系统- 武汉华敏自主研发的智能氮势控制系统无论是在合金钢的无白层氮化或氮碳共渗白亮层疏松的控制积累了大量的经验并在客户现场均有已实施的案例可供参考,可提供氮化工艺的整体解决方案。

Ⅱ 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。

Ⅲ 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。

Ⅳ 注塑模具行腔为什么要进行氮化处理

注塑模具、压铸模具的型腔表面镀氮是为了提高模具型腔表面的硬度与耐磨性,用以延长模具的使用寿命。另外,镀氮的温度低,模具的变形量小。所以,对于一些要先试模然后再淬火的模具,采用镀氮的方法是最好的。

Ⅳ 塑胶模具表面氮化有什么作用

模具氮化可以增加模具表面的硬度与耐磨性,延长模具的使用寿命。氮化与淬火相比,其优点是模具变形量小。

Ⅵ 塑胶模具表面氮化有什么作用

塑胶模具表面氮化作用:能显著地提高工件的疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性。在干摩擦条件下还具有抗擦伤和抗咬合等性能。由于软氮化层不存在脆性,氮化层硬而具有一定的韧性,不容易剥落。
氮化处理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。经氮化处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性。

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