模具TiC+TiN化学气相沉积新工艺应用研究

机械、电器、无线电、轻工及仪表等行业都需要使用大量的模具,但由于摩擦、粘附及氧化使模具寿命大大降低。为了提高其耐磨性和使用寿命,国外近10几年来采用化学气相沉积法(简称CVD法)在模具表面上涂复几微米到十几微米的耐磨硬质涂层,如TiC,TiN或TiC+TiN等,可提高模具使用寿命几倍到几十倍。欧美各国、苏联、日本都投入大量人力和物力研究CVD原理、工艺及设备。 TiC,TiN或Ti+TiN等涂层具有高熔点(>2000°)、高硬度(Hv>2000kg/mm~2)、     

N_2/H_2比对化学气相沉积氮化钛涂层的影响

本文研究了N_2/H_2比对氮化钛涂层的晶格常数、硬度、沉积速率的影响,在N_2/H_2≈1/2时得到组成近似于化学计量的氮化钛,涂层硬度和沉积速率最高,涂层模具的寿命比不涂层的可提高4倍。     

化学气相沉积耐磨涂层TiN的温度选择

化学气相沉积(CVD)TiN涂层在模具上涂复3～10μm可使模具寿命提高3～4倍。本文研究指出:沉积温度对沉积速率、涂层硬度及对基体Cr12MoV硬度和尺寸都有影响。在950～1000℃间可以得到接近化学计量的TiN,其硬度Hv(1)≈20000N/mm~2,基体尺寸变化在万分之五以内。     

硬质合金上化学气相沉积Tic和TicxNy的研究

在TiCl_4-C_6H_5CH_3-H_2和TiCl_4-C_6H_5-H_2-N_2体系中,以YG_8硬质合金为基体,用化学气相沉积(CVD)法,研究了温度,反应物输入浓度对沉积TiC和TiC_xN_y涂层的沉积速度,显微硬度和形貌的影响。结果表明:TiC沉积速度,显微硬度随沉积温度升高而增大,对TiC沉积层的形貌也有较大的影响。TiC和TiC_xN_y的沉积速度、显微硬度随反应物摩尔比(m_c/Ti)增加到某一最大值后又下降;m_c/Ti=1时,TiC硬度呈最佳值。m_c/Ti=0.87时,TiC_xN_y硬度出现最大值。此外,还对基体一涂层间是否出现η相进行了分析。并测定了在1223～1323K间TiC沉积反应的表观活化能为157.9kJ/mol。     

新型合金铸铁对汽车冲压模具质量的影响

优质的模具材料是提高模具质量、延长模具寿命和降低生产成本的关键。以生铁为主要原料,以Cr、Sb等为辅料,改变材料配比以及在孕育剂里面加入特种合金,进行拉深和冲击试验,研究了MoCr及GGG70L两种合金铸铁材质性能提升对冲压模具淬火质量的影响。结果表明:MoCr中,设定渗碳体碳含量为6.69%,基体中转变的碳总量为1.2%～1.4%,可获得更高的淬火硬度;GGG70L中,增加Cr合金,珠光体稳定在80%～90%,可获得较高的淬火硬度和强度,提高模具质量。     

冷挤压模具镀TiN的试验研究

冷挤压成形是一种高效、无切削的塑性成形技术,具有生产率高、材料利用率高的独特优点.冷挤压成形技术的关键是冷挤压成形模具,它的加工制造要求较高,成本也高,不仅要有高的硬度和强度,还应具有高的韧性与耐磨性,以便提高模具的寿命.本文论述了采用 HCD 法在冷挤压成形模具上镀复 TiN 的试验结果,寻求提高模具寿命的途径,并简要分析了模具失效形式.     

超硬高速钢W12Mo3Cr4V3N的生产实用性

大量的生产实践证明 ,新型材料W 12Mo3Cr4V3N钢可用来制造机械加工中要求寿命高的工具 ,加工HRC4 0～ 5 0的淬硬 (低温回火 )钢及奥氏体钢等难削金属。也可用于制作要求高寿命的冷作模具。因成份的波动 ,在实际生产中此钢的淬火温度选定较为困难。根据“平衡碳”计算法 ,提出了表征实际碳满足“平衡”值程度的参数“碳饱和度” (A) ,通过实验确定了A作为一个M -C配比的定量参数对钢的二次硬度和淬火温度的影响 ,应用这一结果解决了为获得高的、稳定的二次硬度对不同炉号的钢选定淬火温度的问题。     

9SiCr合金刃具钢气雾淬火后部分性能分析

为研究新型热处理工艺-气雾淬火技术的特性,应用该技术对9SiCr钢圆柱体工件进行淬火处理,并对淬火后工件的硬度和组织结构进行分析。分析结果表明,经过气雾淬火处理后的工件,其硬度较淬火前有较大程度的提高,且内部硬度略大于外部硬度;淬火后工件内外都得到均匀的针状马氏体组织。     

电阻焊接用高强Q125级石油套管钢组织及其性能

设计了一种低合金含量的Q125级高强度石油套管用钢,研究了热处理工艺对实验钢组织和力学性能的影响．与870℃淬火＋500℃回火工艺相比,实验钢在850℃淬火＋500℃回火工艺下具有更好的强韧性配合．与870℃淬火相比,850℃淬火处理的奥氏体晶粒尺寸较小,使决定钢力学性能的晶区、板条束尺寸细化,因此其性能更优异．淬火温度对实验钢的析出行为影响不大．尺寸较大的TiN以及TiC和TiN复合析出物对奥氏体晶界起到钉扎作用,可以抑制奥氏体晶粒的长大;含有Mo的尺寸较小的TiC可以起到钉扎位错的作用,阻止位错移动,对强度的提高贡献很大．     

40Cr镶钢导轨的亚温双液淬火

结合生产实际,对截面尺寸较大、结构复杂的40Cr钢件的淬火工艺进行分析探讨,为解决淬火硬度不足的问题而采用亚温双液淬火工艺,试验结果表明:亚温双液淬火工艺细化了组织,工件硬度得以提高,不易开裂,淬火变形易于校直,能满足该工件的性能要求.     

气相沉积TiC/TiN涂层的组织和性能的研究

本文对气相沉积法(CVD和PVD)获得的TiC/TiN涂层,通过金相显微镜和扫描电镜的观察,x射线相结构分析,以及硬度、结合力、开裂情况的测定与分析,弄清了涂层的显微组织和相结构,提出了涂层的形成机制。测定结果表明,涂层与基体间的结合力,在高速钢基体上由PVD法沉积的TiN涂层约为7.09kgf/mm~2,在T10钢基体上由CVD法沉积的TiC涂层约为93.82kgf/mm~2。还探讨了涂层的断裂机制,讨论了涂层组织与性能之间的关系。本文的上述研究,为稳定、高效制备优质TiC/TiN涂层提供了依据。     

超声淬火实验研究

用不同的淬火材料、淬火介质进行超声淬火实验研究,对比分析表明,超声可提高淬火材料的表面硬度,增加淬透性,减小工件在淬火过程中的开裂或变形等。同时,在超声作用下,用清水作介质的淬火效果比盐水介质更为理想。     

提高3Gr_2W_8V钢压铸模寿命的热处理工艺

在对3Gr_2W_8V 钢铝合金压铸模失效分析的基础上,测定了不同热处理工艺下硬度,断裂韧性 K_(1c)和冲击韧性α_k,认为 K_(1c)值低是模具开裂失效的主要原因。试验结果表明,提高淬火加热温度可使该钢的回火稳定性,回火后硬度,二次硬化效应,断裂韧性得到改善和提高。指出了能够提高3Gr_2W_8V 钢压铸模寿命的新工艺为:调质处理后于1220℃高温加热淬火,650℃回火二次。     

弧齿锥齿轮成形工艺及模具设计

针对弧齿锥齿轮开式模具存在的问题,提出了弧齿锥齿轮闭式挤压新工艺及其模具结构。该模具采用浮动凹模和浮动凸模结构,工件在2个凹模和2个凸模形成的封闭模腔中成形,生产的工件无飞边。工艺试验表明,新工艺可显著降低挤压变形力、材料消耗和生产成本,提高模具寿命和生产效率。     

TiN涂层刀具对20CrMo钢的干切削性能的影响及磨损机理

为了研究TiN涂层的摩擦性能及TiN涂层刀具对金属切削性能的影响,采用电弧离子镀工艺在45号钢基体和可转位硬质合金车刀YG6上沉积TiN涂层。采用球-盘式摩擦磨损实验仪对45号钢基体和TiN薄膜的干式摩擦学行为进行研究,用TiN涂层和未涂层的YG6车刀在CA6140A普通车床上对20CrMo钢进行干切削,对2种刀具切削过程中的切削力、工件表面质量及刀具磨损程度进行研究。研究结果表明:TiN薄膜和45号钢基体的平均摩擦因数为0.25和0.29;与未涂层刀具相比,TiN涂层刀具切削20CrMo钢时的主切削力可减小20%~40%,刀具耐磨性能约提高45%,寿命提高2倍左右,加工表面质量也明显提高;TiN涂层刀具前刀面的主要磨损机理是磨粒磨损,附带有黏结磨损、氧化磨损和扩散磨损。     

CVD技术在模具上的应用

化学气相沉积(CVD)涂层TiN、Ti(C,N)是提高模具使用寿命的有效途径。本文总结了涂层模具的使用情况,分析了寿命提高的原因。     

激光熔覆Ni基涂层的稀释区与熔覆区界面形态及组织

在Ti6Al4V合金表面进行了激光重熔NiCrBSi/TiN，NiCrBSi/TiC喷涂层实验，利用扫描电镜和X射线衍射仪等手段对稀释区与熔覆区界面进行了观察。结果表明：NiCrBSi／TiC重熔层的稀释区与熔覆区界面平直，而NiCrBSi／TiN重熔层的稀释区与熔覆区的界面不复存在，是共晶组织和颗粒组织的混合区。分析认为，[C]、[N]活性原子在高温流动熔体内的不同行为，强烈地影响稀释区与熔覆区的界面性质。NiCrBSi／TiC、NiCrBSi／TiN激光重熔层中稀释区与熔覆区界面TiC和TiN相的形成，遵循化学反应的基本规律，即电负性原则。     

高强度钢筋中钛化物诱导固溶体异质形核研究

在钢液的凝固过程中,钛化物析出可能作为γ-Fe、α-Fe固溶体的异质形核核心。采用二维点阵错配度理论,对TiN、TiC析出物与γ-Fe、α-Fe固溶体的异质形核有效性进行计算。结果表明:在(100)面,TiN、TiC与α-Fe固溶体的二维点阵错配度分别为6.33%和8.13%,TiN、TiC能成为α-Fe固溶体的异质形核核心,且TiN的形核有效性大于TiC;α-Fe在TiC上优先形核;TiN、TiC不易成为γ-Fe的形核点。TiN、TiC在(110)面、(111)面不易成为γ-Fe、α-Fe固溶体的异质形核核心。     

硬质合金表面技术及涂层基体的研究

自行设计制造了φ60mm钟罩式化学气相沉积炉、等离子体增强化学气相沉积TiN实验装置、TiN涂层磁控反应溅射装置和乙腈挥发装置等,系统地研究了涂层压力等工艺参数对涂层合金性能的影响,制定了较为合理的工艺,试制出性能较为理想的涂层刀片。以YT14刀片为基体,采用CVD法进行TiC、TiN和TiC(N)涂层后的样品在加工高强度钢时,其耐用度相当于YT14刀片的5～6倍。应用中温CVD法涂敷的Ti(CN)涂层合金,其显微硬度值(HV)为18～25GP_2,抗弯强度下降值仅为16％(高温CVD涂层合金的     

稻壳制炭机挤压模具失效分析及改进措施

针对某厂生产的稻壳制炭棒机挤压模具在使用过程中存在磨损较快、寿命较低的问题,对该挤压模具进行了失效分析.该模具的金相组织为F＋P（少量）＋片状石墨,硬度为104HBW.依据该挤压模具的工作条件,提出了采用球磨铸铁及提高模具耐磨性和使用寿命的处理工艺：860℃~920℃正火或正火＋中频感应淬火处理.