氮化处理能提高零件疲劳强度和耐磨性的原因有2个。
首先是渗入的氮原子与氮化物形成弥散的合金氮化物,提高表面氮化层的强度和硬度,氮化层硬度可达HV1000~1100,如38CrMoAl的高氮化层硬度可达HV900~1200,非常适合要求高耐磨的零件使用。
其次是零件表面渗入氮原子后体积膨胀,因而在表面产生了残余应力,能抵消外力作用产生的张应力,减少表面疲劳裂纹的产生。
从这两点来说,热作模具钢通过氮化工艺,可以提高模具表面硬度和强度,增加模具表面耐磨性,增加热稳定性,提高疲劳强度,降低模具表面疲劳裂纹的产生,从而延长模具寿命,这是有理论基础的。
值得提醒的是,不要把氮化处理,作为提高热作模具寿命的唯一或主要途径。
氮化处理一般用于中碳调质钢,一般以强氮化元素铝为主要钢种,典型代表为38CrMoAl;而热作模具钢都不含铝,因此,热作模具钢不是最适合氮化的钢种。
氮化时,零件要长时间在500℃~570℃的高温下进行20小时以上,这会导致模具基体硬度下降,从而降低模具强度,也许会造成塌模现象,这对模具来说,也许也是一种伤害。
因此,热作模具在采用氮化工艺前,要权衡利弊。
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