【摘 要】隨著模具行業(yè)的快速發(fā)展，以及人們生活質(zhì)量的不斷提高，社會各界對于模具性能方面的要求也在逐漸提高，因此，如何使模具的壽命得到有效延長，已經(jīng)成為了業(yè)內(nèi)人士所研究的重要問題之一。本文主要以介紹表面強化技術(shù)的重要作用為基礎(chǔ)，然后再對這一技術(shù)與模具壽命之間的關(guān)系進行分析，最終得出表面強化技術(shù)的確能使模具的壽命有所延長。

【關(guān)鍵詞】表面；強化技術(shù)；模具壽命

1、前言

隨著社會與科技的快速發(fā)展，模具已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如自行車、照相機、汽車乃至飛機等的零件制造，大多數(shù)都需要用到模具加工，而塑料、軸承以及日用五金等，則基本上都是以模具進行大批量的生產(chǎn)。因此，為了更好地滿足生產(chǎn)與生活的需求，就希望模具在具有效率高與精度高的同時，還必須滿足壽命長的要求。經(jīng)長期實踐發(fā)現(xiàn)，模具除了設(shè)計、選材及熱處理等，造成失效的主要原因便是模具疲勞、腐蝕與磨損，所以，為了切實提高模具自身的熱疲勞抗力、耐蝕性及耐磨性，如今所采用的是模具表面強化技術(shù)，它是一項能有效提高模具使用壽命的根本性措施。

2、常見的表面強化技術(shù)

2.1模具表面的化學處理

模具的硬度要求應(yīng)細化到某個部分而論，一般情況下其鍛模膛表面與飛邊橋的部分，硬度要相對高一點，以滿足它耐磨的需求，但總體上還是要求模塊能適當軟一點，從而預防其在高溫高沖擊力下出現(xiàn)開裂，因此，可對其進行具有一定深度的表面強化處理，以此來應(yīng)對技術(shù)上的要求。

1）滲硼：模具在經(jīng)過滲硼處理之后，具有耐磨性好、硬度高、疲勞極限大、抗腐蝕能力強以及缺口敏感性低等特點。

2）離子滲氮：能有效改善氮層表面的脆性以及變形，讓其具有較好的熱疲勞性能。

3）離子滲碳：這一處理方式是以離子滲氮與真空滲碳作為基礎(chǔ)，發(fā)展起來的一項新的處理方式，它具有滲碳率高、滲層均勻、表面質(zhì)量好以及變形小等特點，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，模具表面硬化處理中有80%以上是由離子滲碳技術(shù)進行處理的。

4）氮碳共滲：它能使模具具有耐蝕、耐磨以及較好的高溫硬度等特點，讓模具的使用壽命有效得到提高，通常是傳統(tǒng)模具的1～9倍。

5）硫氮碳共滲：經(jīng)過此項處理之后，能讓鋼鐵件具有耐磨、減摩、抗疲勞性強以及抗咬合性好等特點，此外，還可輔助使用CR2再生鹽，以便讓熔鹽成分更加穩(wěn)定，以增強其強化效果的穩(wěn)定性。

2.2模具表面的物理處理

一般對模具表面的物理處理是指熱處理一類，它主要是分兩個步驟來進行，首先是退火處理，在消除應(yīng)力的同時使它的硬度降低，這樣毛坯更容易實現(xiàn)冷加工成形，并且讓晶粒更細化，分布更均勻；其次再進行高溫淬火與回火處理，其中高溫淬火因其溫度高，能讓合金元素充分溶解，而回火又能讓過飽和狀態(tài)下的馬氏體會析出分布均勻、彌散且細小的碳化物，以滿足技術(shù)和力學性上的要求。

2.3表面以稀土元素進行強化

稀土元素所起的作用是使溶劑的分解速度加快，并能有效提高滲速，凈化其表面，以及促進氮和碳等原子的滲透。因此，材料在進行稀土元素強化處理后，可讓鋼的表層結(jié)構(gòu)得到改善，從而降低了它本身的脆性，處理之后的硬度能達到HV1000左右。

例如：1）RE-C（稀土-碳）共滲，它能將滲碳的溫度降至870°左右，把滲速在原來的基礎(chǔ)上提高25%左右，讓整體的滲碳時間節(jié)約了1～2h，使?jié)B層的脆性得到一定改善，并對防止沖擊斷口部位裂紋形成的功效，以及防止裂紋繼續(xù)延伸的功能，都有較大幅度的提高，提高幅度約為30%。2）RE-B（稀土-硼）共滲，它與單一滲硼比較，其耐磨性可提高2倍左右，與一般的淬火態(tài)比較，則可提高4倍左右。若從韌性上來看，它可超出單一滲硼的6倍左右，并可有效降低滲硼的溫度，節(jié)約其處理時間，最終讓Cr12鋼制拉伸膜的使用壽命提高5～10倍，而沖模的壽命則可提高至幾倍到幾十倍不等。

2.4表面硬化層處理

2.4.1鍍硬鉻

它所起到的作用是讓模具的表面具有耐熱、耐磨、抗腐蝕、摩擦系數(shù)低等特點，從而有效提高模具的使用壽命。這種方法通常運用于玻璃模、橡膠模以及塑料模等型腔模中，它不但能對模具的表面起到強化作用，還能對舊模具起到一定的修復作用。

2.4.2熱噴涂

熱噴涂是一種既可以提高模具的壽命，又能起到較好修復作用的方法，它在模具行業(yè)中，運用得比較多的是火焰噴涂與等離子噴涂，其中等離子噴涂屬于靈活性較好的粉末固結(jié)方法，它兼具了熔化、霧化以及快淬和固結(jié)等功能，同時具有操作靈活、組織密實及結(jié)合牢固等特點，使其在涂層技術(shù)中處于主導性地位。一般情況下，葉片模具或者皮帶輪模具，在經(jīng)過此方式的處理之后，都能使模具的使用壽命提高到10倍以上，唯一不足的是等離子噴涂的成本較高；相對于等離子噴涂方法來看，火焰噴涂的成本要低一些，且操作更加簡便，不過從結(jié)合質(zhì)量的角度來說，無論是組織的密實度還是強度，都不及等離子噴涂。因此，對于工藝要求不高的常采用火焰噴涂的方式。

2.4.3氣相沉積

氣相沉積根據(jù)不同的沉積機理，可將其劃分為CVD法、PVD法及PCVD法等。其特點是能把具有特殊性能的某些穩(wěn)定化合物，直接在金屬工件的表面進行沉積處理，使之形成一層具有保護作用的超硬覆蓋膜，讓工件擁有硬度高、抗蝕性強及耐磨性好等優(yōu)點。例如：對Cr12、W18、Cr4V等鋼制的冷模具，使用CVD法在其表面沉積一層TiC，便可將其壽命提高2～6倍，若沉積的是TiN層則模具的壽命可提高1～20倍。

2.5表面噴丸

強力噴丸的作用是對其表面的應(yīng)壓力進行大幅度的提升，讓細晶強化得以實現(xiàn)，從而有效控制疲勞裂紋繼續(xù)進行擴展，在一定程度上提高了它的熱疲勞性能，讓材料的韌性、強度以及可塑性都有所提高。并且噴丸的這種強化作用，能在多次的熱循環(huán)后仍舊保留一部分功效，不至于出現(xiàn)完全消退的情況。

2.6光整表面處理

光整表面的處理一般都是采用拋光的方法，如超聲拋光、電動拋光及噴丸拋光等。這些方法能有效降低表面細微的不平度，讓晶粒更加細化，同時把殘余的拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變成壓應(yīng)力，使模具材料的疲勞強度、屈服強度及韌性，均能得到有效的提高，最終實現(xiàn)延長模具的壽命的目的。

2.7激光強化處理

激光強化處理的實施方法較多，主要包括表面重熔、表面涂覆、激光沖擊以及激光化學（或物理）氣相沉積等。在對熱作模具進行激光熔覆之后，其表層就會形成一層合金層，該合金層具有耐高溫及耐磨的特點，再加上熔覆層和基體的結(jié)合非常牢固，因此，能夠很好提高模具的使用壽命。

2.8電火花熔滲

電火花熔滲的方法是對火花放電時，所釋放出的能量進行有效利用，把某種硬質(zhì)導電材料在其工作面上進行熔滲，使之形成一層合金強化層，這樣就能讓模具的耐磨性、耐熱性及耐蝕性均得到提高，最終延長模具的使用壽命。例如：對前輪殼鍛模進行熔滲處理之后，其使用壽命可有效提高20%左右。

3、結(jié)束語

綜上所述，科學合理的使用表面強化技術(shù)，能對模具表層的組織及金屬成分進行改善，讓零器件具有表面硬度高、內(nèi)部韌性好、耐高溫、抗咬合、抗疲勞及抗腐蝕等優(yōu)點，從而將模具的使用壽命提高數(shù)倍甚至是數(shù)十倍。