模具表面的化学热处理技术---渗氮

渗氮是把钢件置入含有活性氮原子的气氛中，加热到一定温度，保温一定时问，使氮原于渗入工件表面的热处理工艺。
渗氮的目的是提高工件的表面硬度、耐磨性、疲劳强度及耐蚀性能。
常用的渗氮钢有38CrMoAl、Cr12、Cr12MoV、3Cr2W8V、5CrNiMo、4Cr5MoSiV等。
模具在渗氮前一般要进行调质处理，为不影响模具的整体性能，渗氮温度一般不超过调质处理的回火温度，一般为500~570℃。

⒈气体渗氮：
通常是在井式炉内进行，它是把已除油净化了的工件放在密封的炉内加热，并通入氨气。氨气在380℃以上就能分解出活性氮原子，活性氮原子被钢表面吸收，形成固溶体和氮化物，氮原子逐渐向里扩散，从而获得一定深度的渗氮层。常用的气体渗氮温度为550~570℃，渗氮时间取决于所需的渗氮层深度。一般渗氮层深度为0.4~0.6mm，其渗氮时间约40~70h。常规气体渗氮周期长、生产率低、费用高、对材料要求严格，因而在应用上受到一定的限制。
工艺：
加热温度500~600℃；保温时间0.3~0.5mm/20~50h。
热处理特点：渗氮前需调质处理；渗氮后不需热处理。
渗氮处理后的组织：
表层：Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、MoN、TiN、VN。心部：S回。

⒉辉光离子渗氮：
在一定的真空度下，利用工件(阴极)和阳极间产生的辉光放电现象进行的，所以又叫辉光离子渗氮。
将工件置于离子渗氮炉中，www.hongchao-dg.cn以工件为阴极，以炉壁为阳极，通入400~750V的直流电，氨气被电离成氮和氢的正离子及电子，这时工件表面形成一层辉光。具有高能量的氮离子以很大速度轰击工件表面，由动能转变为热能，使工件表面温度升高到450~650℃；同时氮离子在阴极上获得电子后，还原成氮原子而渗入工件表面，并向内扩散形成渗氮层。   
离子渗氮的特点：
①渗氮速度快、生产周期短。以38CrMoAl钢为例，要求渗氮层深度为0.5~0.7mm，硬度大于900HV时，气体渗氮需50h以上，而离子渗氮只需15~20h.。
②渗氮层质量高。由于离子渗氮的阴极溅射有抑制形成脆性层的作用，因此明显提高了渗氮层的韧性和疲劳极限。
③工件变形小。
④对材料的适应性强。
⑤成本高，对模具表面有小孔或沟槽的区域强化效果不好。
渗氮一般是模具的最终处理，以后至多进行精磨或研磨加工。
离子渗氮的效果：
渗氮层具有优良的耐磨性，对冷、热模具都适用。例如3Cr2W8V钢压铸模、挤压模等经调质并在520~540℃渗氮后，使用寿命比未经渗氮的模具提高2~3倍。

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