表面硬化

常用的表面硬化處理方法主要有滲碳、氮化、硬質(zhì)陽極氧化、鍍鉻、表面淬火以及滲金屬等。

鋼的滲碳就是含碳量較低的鋼制零件在滲碳介質(zhì)中加熱或者保溫，使碳原子滲入表面，獲得一定的表面含碳量，在淬火之后，含碳量高的表層硬度很高，而含碳量低的心部硬度低仍具有良好的韌性。目的是使零件獲得高的表面硬度、耐磨性以及高的接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度。主要用于承受磨損、交變接觸應(yīng)力或者彎曲應(yīng)力和沖擊載荷的零件，如軸、齒輪、凸輪軸等，這些零件要求表面有很高的硬度而心部要有足夠的強度和韌性。

氮化是指把合金鋼(一般含有Al、Cr、Mo)在無水氨氣(NH3)流中在500℃-570℃左右長時間加熱，使鋼的表面形成一層硬度很高又耐腐蝕的氮化物(主要為Fe2N、Fe3N、Fe4N)。一般有氣體滲氮、液體滲氮和輝光離子滲氮。

鋁的陽極氧化是以鋁或鋁合金作陽極，以鉛板作陰極在電解液中電解，使其表面生成氧化膜層。經(jīng)過陽極氧化，鋁表面能生成厚度為幾個至幾百微米的氧化膜。這層氧化膜的表面是多孔蜂窩狀的，比起鋁合金的天然氧化膜，其耐蝕性、耐磨性和裝飾性都有明顯的改善和提高。采用不同的電解液和工藝條件，就能得到不同性質(zhì)的陽極氧化膜。

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鉻的硬度可以達(dá)到 800~10OOHV，是最硬的金屬。它有很強的鈍化性能，在大氣中很快鈍化，因而鉻層在大氣中很穩(wěn)定，能長期保持其光澤，在堿、硝酸、硫化物、碳酸鹽以及有機酸等腐蝕介質(zhì)中非常穩(wěn)定，但可溶于鹽酸等氫鹵酸和熱的濃硫酸中。

表面淬火是指將工件表面一定深度范圍內(nèi)迅速加熱到淬火溫度，然后迅速冷卻，在一定深度范圍內(nèi)達(dá)到淬火目的的熱處理工藝。目的是在工件表面一定深度范圍內(nèi)獲得馬氏體組織，而心部仍保持淬火前的組織狀態(tài)(調(diào)質(zhì)或者正火狀態(tài))，從而使表面硬而耐磨，而心部又有足夠的塑性和韌性。主要用于中碳調(diào)質(zhì)鋼和球墨鑄鐵制的機器零件。

通過這種處理，可以改善零件的耐磨性以及耐疲勞性，而由于零件的心部仍然具有良好的韌性和強度，因此對沖擊載荷有良好的抵抗作用。

雖然熱處理和表面涂層可改善沖頭表面特性，但并不是解決沖壓問題和延長模具壽命的一般方法。一般地說，涂層提高了沖頭表面硬度并使側(cè)面的潤滑性得到改善，但在大噸位、硬質(zhì)材料沖壓時，這些優(yōu)點在大約1000次沖壓后就消失了。

沖軟或粘性的材料(如鋁);

沖薄的研磨性材料(如玻璃環(huán)氧片);

沖薄的硬質(zhì)材料(如不銹鋼);

頻繁地步?jīng)_;

非正常潤滑的情況。

表面硬化通常采用鍍鈦、滲氮等方法，其表面硬化層為厚度12~60μm的分子結(jié)構(gòu)，它是沖頭基體的一部份，而并非僅是涂層。

表面硬化的模具可按通常的方式刃磨。通過表面硬化會降低模具在沖不銹鋼板時的磨損，但并不能延長其使用壽命，而適當(dāng)潤滑、及時刃磨以及按規(guī)程操作等，卻是有效的方法。