SKD61模具钢的表面处理工艺及应用

⒈N—C共渗(软氮化)
SKD61模具钢中有较多的Cr、Mo等元素，软氮化时能在表层生成稳定的C、N化合物并弥散分布，有利于提高SKD61钢热作模具的耐蚀性、抗粘结性及抗热疲劳性能，此外，这种化合物韧性好且耐磨，可减少模具表面的磨损。离子氮化时渗氮化合物中e相韧性低，膨胀系数大，对热疲劳性能产生不利影响，软氮化则能避免此缺点。
⒉N—C共渗
N-C共渗由于时间短，效果好，工艺较成熟而应用广泛。实践证明，SKD61钢盐浴法S、N、C共渗较适宜的温度为570℃ ，时间为3 h，表面硬度> 950 HV，渗层致密，抗粘结性、耐蚀性及抗热疲劳性能均较好_2 。SKD61模具钢材在S-N—C共渗时，若加入适量稀土，可使渗层硬度提高，厚度增加，组织更加致密。
⒊多元共渗
比较典型的多元共渗工艺为C、N、O、S、B五元共渗。SKD61模具钢材经五元共渗后，在工件表面形成硼化物、碳化物和氮化物，起弥散强化作用，使工件表层的硬度明显提高，扩散层则渗入了氮和碳，硬度有所提高。对比试验表明，五元共渗的硬化效果比气体渗氮和S、C、N三元共渗都好，虽然热疲劳裂纹起源较早，但不向纵深扩展，因而改善了热疲劳抗力。广东某公司为多家铝型材厂生产处理热挤压模具，挤压模多采用SKD61钢制造，早先使用普通渗氮工艺，效果不尽人意，后改用C、N、O、S、B多元共渗，模具的耐磨性、热疲劳抗力等性能均得到大幅度提高，使用寿命提高5～6倍，取得了良好的技术经济效益 。
㈡高能束表面处理
高能束处理特点：加热速度快，加热面积可根据需要选择，工件变形小，不需要冷却介质，处理环境清洁。
⒈激光表面处理
SKD61模具钢材常规热处理后硬度为50-53HRC，经激光淬火，由于得到以超细化高密度位错型马氏体为主的组织，以及激光加热后自回火过程中析出弥散碳化物，使得淬硬层硬度、抗回火稳定性、耐磨性及抗蚀性均显著提高，表面硬度高达60HRC。激光熔覆技术通过在模具表面覆盖一层熔覆材料，以改善表面性能 。在SKD61模具钢材表面熔覆一层Co基合金(> 40%Co+多量Cr、Ni等元素)，可得到比SKD61模具钢材好得多的高温硬度、热疲劳抗力及抗循环软化能力。
⒉高能束表面合金化
对于SKD61模具钢材，尤其铝合金压铸模，可以先在电弧离子镀设备上沉积一层铝膜，然后采用电子束辐照处理技术，在真空条件下对模具表面进行20次轰击处理，使在模具表面产生约10μm左右的致密氧化膜。这样可有效地改善模具表面的抗氧化能力、热疲劳抗力、耐磨性等性能。
㈢复合处理
 SKD61模具钢材进行了两种表面改性处理，一种是在基体上直接PVD沉积TiMN涂层，另一种则先在基体上进行气体氮化处理，然后进行PVD沉积TiAIN涂层，形成复合层。研究表明：复合层的耐磨性能最好，单一氮化物涂层的耐磨性能较单一TiA1N涂层好，前者比后者约高5倍左右。
模具钢材SKD61先进行等离子氮化处理，然后进行非平衡磁控溅射，制备了3种复合涂层：TiN、CrN、TiN／CrN。研究表明：TiN ／CrN复合涂层的硬度最高，为36GPa；TiN为26GPa；CrN为22GPa。同时，TiN／CrN复合涂层的粘附性能、560℃时的冲击性能均较其它两种复合涂层好。
 

文章来源：昆山金得胜金属材料有限公司http://www.ksjdsgs.com