熱鍛模具氮化技術(shù)應(yīng)用研究

權(quán)仁澤　原一汽熱處理專家、研究員級(jí)高工

熱鍛模具氮化技術(shù)應(yīng)用研究

權(quán)仁澤原一汽熱處理專家、研究員級(jí)高工

模鍛件生產(chǎn)中的模具消耗是影響成本的重要因素，先進(jìn)工業(yè)國的鍛造模具消耗額警戒紅燈為生產(chǎn)總值的5%。模鍛為主的上海某中型鍛造公司2014年鍛件生產(chǎn)總值為8000萬元、平均銷售單價(jià)為12.3元/kg，模具消耗額為650萬元，占生產(chǎn)總值的8.1%；某大型國有鍛造企業(yè)瑞士進(jìn)口“AM P70熱鐓機(jī)”2014年齒輪毛坯生產(chǎn)總值為1.7億元、平均銷售單價(jià)為14.9元/kg，模具消耗額為872萬元，占生產(chǎn)總值的5.1%。可見，盡管平均銷售單價(jià)明顯高于其他企業(yè)（通常10元/ kg以下），上述兩個(gè)企業(yè)的模具消耗額已經(jīng)闖紅燈了。

準(zhǔn)確選擇模具材料、良好熱處理、良好表面氮化處理是提高熱鍛模具壽命的重要手段。為了有效地提高熱鍛模具的使用壽命，我們制作了一種能夠控制氮化質(zhì)量影響因素的新型氮化爐。經(jīng)過半年多的調(diào)試，達(dá)到能夠準(zhǔn)確控制熱鍛模具表面氮化層的化合物層、脈狀組織、合理的氮化層硬度梯度、合理的次表面層硬

度，達(dá)到了我們設(shè)計(jì)的氮化層質(zhì)量要求，同時(shí)我們還在做進(jìn)一步提高使用壽命的硫化、氧化等試驗(yàn)，且即將應(yīng)用到生產(chǎn)中去。

幾種氮化爐的功能

（1）氮基氣氛三元?dú)怏w氮化爐（日本）這種技術(shù)具有產(chǎn)品質(zhì)量可靠、經(jīng)濟(jì)性好、安全性好、無工業(yè)污染、縮短氮化時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。其采用常用控制系統(tǒng)，難以實(shí)現(xiàn)氮化層質(zhì)量因素控制。筆者曾在日本參與鉆頭氮化試驗(yàn)，因難以控制化合物層的出現(xiàn)，僅做了30min氮化，提高30%左右的鉆頭使用壽命。如果能夠控制化合物層的話，可以提高更多使用壽命。

（2）陰極離子屏氮化爐韓國MIRETHERMOTC公司21世紀(jì)初開發(fā)了“NPPN”氮化爐，其特點(diǎn)是在常規(guī)離子氮化爐中加了陰極屏，工作原理是將離子對(duì)金屬表面的直接沖擊用陰極屏轉(zhuǎn)換成氣體化離子，發(fā)揮了氣體氮化和離子氮化的優(yōu)點(diǎn)，克服了離子氮化的微孔窄縫無法氮化，工件形狀、大小對(duì)氮化的影響（不能控制不同工件的氮化質(zhì)量），以及離子沖擊表面粗化的問題（表面粗化是產(chǎn)生磨粒磨損的因素）。

（3）新型氮化爐采用三元?dú)怏w（NH3+N2+CO2）氮化，利用PT-500控制系統(tǒng)、氨氣裂解器、氫探頭、氧探頭精確控制爐內(nèi)氮?jiǎng)荩捎玫驼婵毡Ｗo(hù)、快速冷卻技術(shù)。

陰極離子屏氮化爐