h13鋼的表面改性

壓鑄模具的使用壽命決定于很多因素：模具設計的合理模具材料選擇正確性，模具機械加工和熱處理工藝的合理正確制訂，當然還應涉及模具的使用條件和維護。其中模具材料的質(zhì)量和熱處理是相當重要的關(guān)鍵因素。熱處理應包括整體工件的熱處理和工件的表面改性。相關(guān)的標準主要有北美壓鑄協(xié)會(huì )標準、***汽車(chē)工業(yè)會(huì )、德國鋼鐵協(xié)會(huì )、材料協(xié)會(huì )和壓鑄協(xié)會(huì )的標準，還有通用汽車(chē)、福特汽車(chē)的推薦標準等。對h13鋼整體熱處理和檢測十分重要，將另有專(zhuān)論。

h13鋼鍛模和鋁合金壓鑄模的表面改性目前主要在以下兩個(gè)方面：(1)鐵素體氮碳共滲和硫氮碳共滲技術(shù)和(2)pvd涂層技術(shù)。國內外在這兩方面進(jìn)行的研究論文有了發(fā)表， 但具體工業(yè)應用報導不多。專(zhuān)門(mén)從事材料表面改性技術(shù)的***hef集團在一些國際性會(huì )議上以論文形式報導了h13鋼表面改性工業(yè)應用的實(shí)例，同時(shí)艾福表面處理技術(shù)(上海)有限公司(hef shanghai)結合舍福表面處理技術(shù)有限公司(ts shanghai)的實(shí)踐匯同國外的相關(guān)文獻(尤其是nadca的專(zhuān)家和case western reserve 大學(xué)教授的工作)作一定描述。國內普遍認為， 熱疲勞發(fā)生龜裂損傷和熱磨損是熱作模具失效的兩大主要原因。這方面，國外的相關(guān)文獻敘述得十分明確：模具的損壞和限制模具壽命上升的三個(gè)機制為：1)液態(tài)金屬鋁的粘焊(soldering)和化學(xué)沖蝕損傷。2)磨損和腐蝕。3)熱疲勞開(kāi)裂。其中1)是最重要的失效機制。他們提出采用鐵素體氮碳共滲和離子氮化能顯著(zhù)提高工具鋼的模具壽命。國內有關(guān)鋁熔損的試驗指出，當模具材料硬度為45hrc時(shí)，未表面處理的鋁熔損率高達54.90%時(shí)，當采用鹽浴硫氮碳共滲，其熔損率僅為0.10%，當采用鹽浴氮碳共滲(軟氮化)后在加上pvd處理時(shí)，熔損率更明顯降低至0.10%。由此可見(jiàn)h13鋼的表面改性的效果十分明顯。

解決h13鋼表面改性問(wèn)題的最佳途徑是在模具材料表面涂覆硬膜，使其不被鋁合金熔液潤濕，同時(shí)涂覆的硬膜也賦予模具材料表面的腐蝕磨損抗力。hef集團對汽車(chē)轉向操作系統的鋁合金工件壓鑄成型模具中的挺桿(38cdv5，相當于h13鋼)表面沉積3μm厚的certess sd 涂層，其硬度可達4000～4500hv，使用溫度可達800℃，還可抗鋁合金的黏結，使用壽命提高至10萬(wàn)次，是未進(jìn)行沉積處理挺桿的6~7倍。