《模具材料及强化技术》第7章模具表面强化技术

1、.2模具表面的，大幅度模具。模具表面的，成形产品的生产效率。 采用或，经表面涂层表面涂层或激光激光合金合金化处理化处理后，甚至的性能指标，不仅可大幅度模具材料成本，还可模具制造加工工艺和热处理工艺，生产成本。 可用于模具的，尤其是电刷镀技术可在不拆卸模具的前提下完成对模具表面的修复。 可用于模具表面的，能其塑料制品的档次和附加值。模具表面强化处理的目的模具表面强化处理的目的.：渗碳、渗氮、碳氮共渗、氮碳共渗 渗硼、渗金属（渗铬、渗钒、渗铌、渗铝）：电镀、电刷镀、化学镀、热浸镀：化学气相沉积 物理气相沉积，如：真空蒸镀、阴极溅射、离子镀：激光表面淬火、激光熔覆、激光冲击硬化、激光合金化 电子束表

2、面淬火、电子束表面合金化 离子注入合金化：火焰表面加热淬火、高频感应加热表面淬火 喷丸表面强化、电火花表面强化 电解液表面加热淬火3常用的模具常用的模具表面强化处理表面强化处理技术技术.表面表面处理工艺处理工艺作用作用应用应用渗碳渗碳硬度（5256HRC）、耐磨性、耐疲劳性。挤压模、穿孔工具等渗氮渗氮硬度、耐磨性、抗粘附性、红硬性、耐疲劳性、抗蚀性，但周期长，表面有白色脆化层。挤压模、冷挤模等离子渗碳离子渗碳可消除表面白色脆化层，耐磨性、耐疲劳性和抗变形能力均渗氮。挤压模、挤压工具等碳氮共渗碳氮共渗相比于渗碳和渗氮，具有更高的硬度、耐磨性、耐疲劳性、红硬性、热强性，生产周期短。成型模、冷挤模、

3、热挤模和模架等氮碳共渗氮碳共渗硬度、耐磨性、抗粘附性、抗蚀性、抗热疲劳性。冷挤模、拉深模、挤压模穿孔针渗硼渗硼具有极好的表面硬度、耐磨性、抗粘附性、抗氧化性、红硬性，良好的抗蚀性。挤压模、拉深模4模具表面强化处理技术的作用及应用模具表面强化处理技术的作用及应用.表面表面处理工艺处理工艺作用作用应用应用碳氮硼三元共渗碳氮硼三元共渗硬度、强度、耐磨性、耐疲劳性、抗蚀性挤压模、冲头针尖盐浴覆层盐浴覆层（TD处理处理）硬度、耐磨性、耐热疲劳性、抗蚀性、抗粘附性、抗氧化性挤压模渗铬渗铬硬度、耐磨性、抗蚀性、抗粘附性、抗氧化性挤压模、拉深模镀硬铬镀硬铬表面粗糙度，表面硬度、抗疲劳性、抗蚀性挤压模、拉深模等

4、钴基合金堆焊钴基合金堆焊硬度、红硬性、耐磨性挤压模冲头、芯杆针尖电火花表面强化电火花表面强化硬度、强度、耐磨性、耐疲劳性、抗蚀性冷、热挤压模等喷丸处理喷丸处理硬度、强度、耐磨性、耐疲劳性、抗蚀性热挤压模、冲头针尖5模具表面强化处理技术的作用及应用模具表面强化处理技术的作用及应用.表面处理方法表面处理方法耐蚀耐蚀耐磨耐磨装饰装饰抗氧化抗氧化物理物理方法方法淬火（高频、电解液、火焰）淬火（高频、电解液、火焰）加工硬化（喷丸）加工硬化（喷丸）化化学学方方法法渗碳、渗氮渗碳、渗氮渗硼渗硼渗硫渗硫渗金属渗金属涂涂覆覆法法热浸镀热浸镀喷镀喷镀熔盐浸镀熔盐浸镀物理气相沉积（物理气相沉积（PVD）化学气相沉积

5、（化学气相沉积（CVD）电镀电镀化学镀化学镀阳极氧化阳极氧化电化学处理电化学处理注： 有效； 一定条件下有效； 无效。6模具表面强化处理技术的作用及应用模具表面强化处理技术的作用及应用.？ 指将模具零件置于具有一定中加热、保温，使一种或几种元素的原子其表层，以的热处理工艺。：改变模具零件表层的化学成分和组织结构，以其表面力学性能和物理化学性能，从而大幅度模具使用寿命。u 化学热处理后，模具零件（热处理变形除外）。化学热处理的概念、目的化学热处理的概念、目的8. 例如： 气体渗碳 CH4 = 2 H2 + C 气体渗氮 2 NH3 = 3 H22 N9化学热处理的基体过程化学热处理的基体过程.渗

6、碳渗碳C表面硬度、耐磨性、疲劳强度渗氮渗氮N表面硬度、耐磨性、疲劳强度、耐蚀性碳氮（氮碳）共渗碳氮（氮碳）共渗C、N表面硬度、耐磨性、疲劳强度渗硫渗硫S减磨减磨，抗咬合性能硫氮共渗硫氮共渗S、N减磨减磨，抗咬合性能、耐磨性、疲劳强度硫碳氮共渗硫碳氮共渗S、C、N减磨减磨，抗咬合性能、耐磨性、疲劳强度渗铝渗铝Al抗氧化、抗含硫介质腐蚀能力渗铬渗铬Cr抗氧化、抗腐蚀能力、耐磨性渗硼渗硼B表面硬度、耐磨性、耐蚀性10常用化学热处理方法及其作用常用化学热处理方法及其作用.将、零件置于（渗碳剂）中加热到（常用），在高温下通过反应分解出的中，并通过扩散形成一定厚度的，随后的使零件的表层和心部具有不同的成分

7、、组织和性能。117.1.1 渗碳渗碳.（主要用于承受大冲击、高强度、硬度5862HRC的小型模具） 固体渗碳 液体渗碳127.1.1 渗碳渗碳.u 特点：操作简便，周期短，质量易于控制，劳动条件好。u 渗剂：气体碳氢化合物（CO、CH4等），或者有机液体（煤油、丙酮、甲苯、甲醇等）。u 分类：（）、吸热式气氛渗碳等。u 渗碳过程：排气、强烈渗碳、扩散、降温。20Cr、20CrMnTi等钢制模具零件的井式气体渗碳工艺137.1.1 渗碳渗碳.零件表面的强度、硬度和耐磨性零件心部的强度和韧性 细化晶粒 消除网状碳化物，残余奥氏体A 消除内应力，稳定尺寸u 模具零件渗碳后，表层高碳，心部低碳。为了

8、获得理想的性能，渗碳后需进行热处理，即：。：147.1.1 渗碳渗碳.157.1.1 渗碳渗碳：渗碳后预冷至760850后直接淬火。：适合零件或的零件 。：加热和冷却次数，简化工艺，生产效率，从而淬火变形及表面氧化脱碳倾向，且渗层中残余奥氏体A数量有所，表面硬度略有。：渗碳温度高，奥氏体晶粒粗大，淬火后残余奥氏体A较多，零件性能。.167.1.1 渗碳渗碳：渗碳后先空冷或降至860880出炉空冷，再重新加热淬火。： Ac3+3050加热淬火，心部获得低碳马氏体：略高于Ac1加热淬火，细化表层晶粒 ：，对于C含量处于过共析的渗层，会使共析碳化物溶入奥氏体中，导致淬火后残余奥氏体数量，耐磨性；，心

9、部出现较多先共析铁素体。：适合，及的零件 。.177.1.1 渗碳渗碳：渗碳后先以适当方式进行冷却，再进行两次淬火。：880900（碳钢）或850870（合金钢）加热，。：770830加热，。：能获得较高的表面硬度和强韧性好的心部组织。但工艺复杂，周期长，并使零件变形和氧化脱碳程度。：仅用于对表面耐磨性、疲劳强度和心部等韧性要求较高的。.u 指将零件置于中，到一定温度（一般，为）保温一段时间，使N原子渗入零件表面形成一定厚度的渗氮层，以的工艺。：38CrMoAl、Cr12、Cr12MoV、3Cr2W8V、5CrNiMo、4Cr5MoSiV等；，以保证模具的整体性能。187.1.2 渗氮渗氮.，

10、通常在井式炉内进行 固体渗氮 液体渗氮197.1.2 渗氮渗氮：周期长，效率低，费用高，对材料要求严格（为了获得好的渗氮效果，必须，使渗氮后形成氮化物AlN、CrN和Mo2N，耐磨性）。：一般采用。：一段式（常温）渗氮、二段式渗氮、三段式渗氮。.207.1.2 渗氮渗氮：渗氮温度（450530）、氨分解率保持不变；渗氮结束前24h，渗氮温度和氨分解率进行，。：工艺简单，渗氮温度较低、渗层浅、零件变形小、表面硬度高，但渗氮速度慢，渗氮周期长。：适合要求，渗层氮含量分布变化明显。.217.1.2 渗氮渗氮：与等温渗氮相比，生产周期短，但零件变形略有增加，硬度梯度平缓，表面硬度相对较低。：适用于的零

11、件。：除保温时间外，其它工艺参数与等温渗氮相同，即渗氮温度、氨分解率较低，使零件表层先形成弥散度高的高硬度合金氮化物层。：渗氮温度、氨分解率，加快氮原子的扩散，以渗氮周期。：渗氮结束前2h，渗氮温度和氨分解率进行退氮处理。.227.1.2 渗氮渗氮：进一步渗氮速度，但硬度比一般渗氮工艺低，脆性、变形比一般渗氮工艺略大。：，低的渗氮温度、氨分解率。：，渗氮温度和氨分解率，加快渗氮过程。：，适当氨分解率，以模具表层的高氮脆性，或采取与第一阶段相同的氨分解率，以补充因第二阶段氮原子扩散快而使表面氮浓度过低，保证表面N含量以提高表面硬度。在二段式渗氮基础上发展起来的.牌号牌号渗氮渗氮方法方法渗氮工艺规

12、范渗氮工艺规范渗氮层深度渗氮层深度/mm表面硬度表面硬度阶段阶段 渗氮温度渗氮温度/ 时间时间/h 氨分解率氨分解率/%30CrMnSiAl一段渗氮495505253020300.20.358HRCCr12MoV 二段渗氮III4805301825142736600.2720860HV40Cr一段渗氮4902415350.20.3600HV二段渗氮III470490490510201520203050600.30.5600HV三段渗氮IIIIII47048051052055056010252152530501000.200.28480HV4Cr5MoV1Si 一段渗氮5305501230600

13、.150.2760800HV237.1.2 渗氮渗氮.247.1.2 渗氮渗氮（又称）u 在一定真空度下，的现象进行的。通入一定的直流电，氨气被电离形成氮离子、氢离子和电子，这时零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零件表面，将动能转换成热能，使；同时，氮离子在阴极即零件上获得电子后，还原成为氮原子而渗入零件表面，并向内部扩散而形成渗氮层。：一般采用脱水氨气。.257.1.2 渗氮渗氮：渗氮速度快（获得同样深度渗层只需气体渗氮时间的1/21/4），周期短；渗层质量高，韧性最好，且变形小，对材料适用性强。：成本高。：广泛用于钢制等的渗氮处理，模具使用寿命显著。. 真空度真空度：一

14、般 电流密度电流密度：0.55mA/cm2 辉光电压辉光电压：加热阶段550750V，保温阶段550650V 渗氮温度渗氮温度：一般450600 阴极阴极（零件）与阳极间的距离与阳极间的距离：一般3070mm 渗氮时间渗氮时间：根据模具材料、渗氮层厚度和硬度选择267.1.2 渗氮渗氮.：多为低碳/中碳的碳钢、合金钢 ：煤油（或甲苯、丙醇等）+氨气 ：820860：同时向钢制模具零件中渗入碳、氮原子，但以渗碳为主。：低温500600、中温700880、高温900950：（生产中常用）、液体法277.1.3 碳氮共渗、氮碳共渗碳氮共渗、氮碳共渗 ：主要取决于共渗温度共渗温度越高，共渗层中碳含量越

15、高、氮含量越低 越低，共渗层中碳含量越低。.u共渗层的力学性能综合了渗碳层、渗氮层的。u碳氮共渗使共渗层的奥氏体相变温度。u氮的渗入共渗层奥氏体的稳定性、渗层的淬透性，共渗后除可在冷却速度较慢的介质中淬火以变形外，还可用碳素钢代替低合金钢制造某些模具。u气体碳氮共渗速度 单独渗碳或渗氮速度，生产周期。287.1.3 碳氮共渗、氮碳共渗碳氮共渗、氮碳共渗.零件零件材料材料热处理工艺热处理工艺渗层深度渗层深度/mm表面硬度表面硬度平均寿命平均寿命/件件失效形式失效形式HRCHV9SiCr870淬火，淬火，280回火回火58595000刃口磨损三次循环加热淬火三次循环加热淬火6010000刃口磨损C

16、r12MoV970淬火，淬火，240回火回火58597500刃口磨损1050淬火，淬火，560渗氮渗氮3h，180回火回火3h0.100.12103716000刃口崩刃800碳氮共渗碳氮共渗4h，淬火，淬火，180回火回火23h0.500.6094116500刃口磨损45820碳氮共渗碳氮共渗4h，淬火，淬火，180回火回火23h0.650.7092716000刃口磨损少数崩刃850碳氮共渗碳氮共渗4h，淬火，淬火，180回火回火23h0.951.088212000刃口崩块580碳氮共渗碳氮共渗2h，900渗硼渗硼4h，180回回火火23h0.090.114534400刃口塌陷297.1.3

17、碳氮共渗、氮碳共渗碳氮共渗、氮碳共渗.：同时向钢制模具零件中渗入碳、氮原子，但以渗氮为主。：常用560570：气体法（生产中常用）、液体法、固体法307.1.3 碳氮共渗、氮碳共渗碳氮共渗、氮碳共渗u 渗入温度低，时间短，零件变形小。，碳钢、低碳合金钢、工具钢及不锈钢等材料均可进行低温气体氮碳共渗。u 能显著零件的疲劳极限、耐磨性和耐蚀性，且共渗层有一定韧性，不易剥落。u 应用：广泛用于等的表面强化处理，但由于共渗层中化合物层较薄（）、共渗层硬度梯度较陡，。.复式落料模复式落料模CrWMn淬火+回火甲酰胺气体氮碳共渗，寿命提高10倍靠模靠模20Cr渗碳+淬火+回火甲酰胺气体氮碳共渗，寿命提高3

18、倍流量计塑料模流量计塑料模T10不热处理尿素气体氮碳共渗，变形小，耐磨性好M30螺栓冷镦模螺栓冷镦模Cr12MoV淬火+回火，0.20.3万件尿素气体氮碳共渗，2万件以上活塞销冷挤压模活塞销冷挤压模W6Mo5Cr4V21190淬火+560回火，0.2万件甲酰胺气体氮碳共渗，2万件以上缝纫机梭架冷挤压模缝纫机梭架冷挤压模 65Nb淬火+回火，0.130.71万件甲酰胺气体氮碳共渗，2.5万件以上冷打花键滚轧模冷打花键滚轧模W18Cr4V淬火+回火，250m/只甲酰胺气体氮碳共渗，2000m/只气门嘴铜热挤压模气门嘴铜热挤压模3Cr2W8淬火+回火，1万件尿素气体氮碳共渗，2.02.6万件铝合金压

19、铸模铝合金压铸模3Cr2W8液体氮碳共渗，3万件尿素气体氮碳共渗，5万件缝纫机曲柄热锻模缝纫机曲柄热锻模3Cr2W8淬火+回火，0.5万件尿素气体氮碳共渗，1万件六角呆扳手热锻模六角呆扳手热锻模3Cr2W8淬火+回火，0.5万件尿素气体氮碳共渗，1.5万件317.1.3 碳氮共渗、氮碳共渗碳氮共渗、氮碳共渗.u 渗硼层硬度高（13002000HV）和耐磨性好，热稳定性和耐蚀性也好，但； ，。：常常进行，使模具零件基体。淬火、加热温度、保温时间、冷却介质选择，根据零件材料和性能要求进行决定。u 应用：广泛用于各种模具。327.1.4 渗硼渗硼.：800950渗硼26h；设备简单，操作方便，零件表

20、面易清洗，应用较广。：在粉末渗硼基础上发展起来的，将渗硼剂粉末与黏结剂调制成膏剂涂覆于零件表面，加热保温，。：9501000渗硼6h；设备简单，操作方便，但零件表面沾盐后不易清洗，带有小孔或不通孔的零件不宜盐浴渗硼。：常用于工模具和要求耐磨性、耐蚀性高的零件。：生产中较少使用。337.1.4 渗硼渗硼.模具名称模具名称材料材料淬火、回火态寿命淬火、回火态寿命渗硼态寿命渗硼态寿命冷冲裁模冷冲裁模CrWMn0.5万件1万件热挤压模热挤压模30Cr3W5V100h261h热锻模热锻模5CrNiMo0.5万件1万件热锻用冲头热锻用冲头55Ni2CrMnMo 100h240h连杆热成型模连杆热成型模5C

21、rMnMo2万件6万件冷镦六方螺母凹模冷镦六方螺母凹模Cr12MoV0.5万件6万件冷轧顶头凸模冷轧顶头凸模65Mn0.4万件2万件347.1.4 渗硼渗硼.：减摩，耐磨性好，抗咬合性高，抗擦伤力强。：熔盐渗硫（生产中常用）、气体渗硫u 模具后进行，仍保持高硬度，且变形较小。：表层组织为多层结构，最表层为硫化层（硬度低）、次表层为氮化物层（硬度高）、里层为扩散层，减磨，并提高模具钢表面的耐磨性、抗咬合性、抗擦伤力。共渗温度：540560渗剂：氨（3050vol%）、硫化氢（0.02vol%） 共渗时间：13h357.1.5 渗硫、硫氮共渗渗硫、硫氮共渗.367.1.5 渗金属渗金属：多为等。：

22、（C含量0.45%）。高碳钢零件加热到适当温度时，表层中C与渗入碳化物形成元素反应生成合金碳化物渗层，如(Cr,Fe)7C3、VC、TiC、NbC、TaC等，使零件具有某些特殊的性能，以零件使用寿命。常用 耐磨性、耐蚀性、抗氧化性 耐磨性、耐蚀性： 与渗碳、渗氮等工艺一样 包括：电镀、喷镀、热浸镀等.：将含有欲渗金属元素的硼砂加热至处理温度（8001200），然后将零件浸入熔融硼砂介质中（保温时间110h），使欲渗元素原子向零件表面扩散并与零件基体中碳原子反应形成金属碳化物渗层。又称：TD法表面处理零件需根据要求油淬或熔盐中淬火。377.1.5 渗金属渗金属（，Thermal Diffusio

23、n Coating Process ）.设备简单，操作方便，生产能力高，生产成本低。不论模具形状如何复杂，都能形成均匀的碳化物覆层。处理前、后零件的表面粗糙度大致相同。熔盐的使用寿命长。碳化物渗层磨损后可重新处理，不需清除残留的碳化物，不影响与基体的结合力。母材钢种较广，且可通过淬火使基体发生强化。387.1.5 渗金属渗金属. 处理温度高，渗层会引起零件尺寸胀大，对高精度模具应采取措施，预防变形。 处理前，模具必须加工至要求的表面粗糙度，以保证处理后表面质量。 载荷过大时，模具发生塑性变形，碳化物渗层中易萌生裂纹。 薄刃模具的薄刃处供碳不足，难以形成厚的碳化物渗层。 在不影响钢的韧性和其它性

24、能的条件下，应合理选择钢材，以保证钢基体能提供足够的碳，形成碳化物渗层。 在500以上氧化性气氛中长期使用时，VC、NbC等碳化物渗层易氧化，影响模具的性能。397.1.5 渗金属渗金属.直流电源的负极与导电模具零件连接作为电镀的阴极。在作用下，电镀液中的金属离子还原沉积在模具零件（阴极）表面，形成具有一定性能的金属镀层。41 电镀电镀磨光抛光脱脂水洗去锈水洗电镀酸洗碱洗清洗出槽.42 电镀电镀：影响氢的放电电位、碱性夹杂物的沉淀或水化物的组成以及添加剂吸附程度。太高或太低的pH值均不利于电镀，必须通过实验测定。：电流密度太低时，镀层晶粒粗大，而太高时，易形成结瘤和树枝状结晶，甚至烧焦。电流密

25、度大小与电镀液的组成、主盐浓度等密切相关。（包括光亮剂、整平剂、润湿剂等）：改善电镀液性能，电镀层质量，如：细化晶粒、光亮镀层、整平作用、润湿作用、镀层硬度、镀层应力等。.：与直流电源负极与连接作为电刷镀的阴极。，与直流电源正极连接作为电刷镀的阳极。43 电刷镀电刷镀（与普通电镀相同）u 施镀时，阳极，镀液不断添加至涤棉套与模具零件表面之间，在零件表面，从而快速沉积金属镀层。.：凡是镀笔能触及的部位均可施镀或难以入槽的：可在现场不解体施镀u 小孔、深孔、沟槽等以及划痕、凹槽、磨损等：可施镀。因镀笔在零件表面不断移动，沉积金属的结晶过程中不断受到中断放电和外力作用的干扰，可获得，这类镀层的，且与

26、零件基体的。44 电刷镀电刷镀.。电刷镀的阴、阳极之间仅有涤棉套的阻隔，距离一般510mm，金属离子的迁移距离短，可采用高浓度镀液、大电流密度施镀，而不会产生金属离子贫乏的现象。一套电刷镀设备可采用多种镀液，刷镀各种单金属镀层和复合镀层，以满足各种不同的需要。45 电刷镀电刷镀.46 电刷镀电刷镀 ：型腔表面硬度低（23HRC），磨损严重。：型腔表面镀，硬度升至40HRC，表面粗糙度从Ra降至Ra，耐磨性2倍，且制品易脱模。 ， 模具的冷热疲劳抗力显著.47 化学镀化学镀 将模具零件置于镀液中，利用使镀液中的在经催化的表面上。 与电镀相比，化学镀，且设备简单，操作方便。 复杂模具采用化学镀，还

27、。.：以亚磷酸盐为还原剂，将镍盐还原成镍，同时使镀层中含一定量的磷，沉积的镍膜具有自催化性，可使反应继续进行。：。：适合于冲压模、挤压模、塑为成形模、橡胶成形模。48 化学镀化学镀.49 热浸镀热浸镀将零件浸入中，在其表面发生一系列的物理和化学反应而形成一层。：钢、铸铁、铜，其中钢最常用。：熔点必须低于基体金属，且通常低得多。为：低熔点的锡、锌、铝、铅、铝锡合金、铝硅合金、铅锡合金等，其中锌应用最多。. 主要用于钢管、钢丝、零件 常用于钢板 ：表面处理助镀处理热浸镀镀后处理：预镀件碱洗酸洗水洗稀盐酸处理水洗烘干热浸镀镀后处理50 热浸镀热浸镀是重要工序，是重要工序，是是。.？ 指将含有输送到模

28、具零件表面上而形成的工艺方法。通常沉积过渡族金属元素（Ti、V、Cr、W、Mo、Ta、Nb等）与C、N、O和B等形成的化合物层。52气相沉积的概念气相沉积的概念碳化物碳化物TiC、VC、W2C、MoC、Cr7C3、B4C、TaC、NbC、ZrC、HfC、SiC高硬度、耐磨部分碳化物还耐蚀氮化物氮化物TiN、VN、BN、ZrN、HfN、Cr2N、CrN、NbN、MoN、(Ti,Al)NBN、TiN、VN等耐磨性好TiN呈金黄色，装饰性好氧化物氧化物Al2O3、TiO2、ZrO2、ZnO、CuO、SiO2耐磨、特殊光学性能、装饰性碳氮化合物碳氮化合物Ti(C,N)、Zr(C,N)耐磨、装饰硼化物硼

29、化物TiB2、VB2、Cr2B、TaB、ZrB、HfB耐磨硅化物硅化物Si3N4、MoSi2、WSi2高温抗氧化性、耐蚀性好金属及非金属金属及非金属元素元素Al、Cr、Ni、Mo、C（金刚石、类金刚石）满足特殊光学、电学性能或赋予高耐磨性.具有（TiC：32004100HV；TiN：2450HV）、和，故抗磨损性能良好。具有（TiC：3160；TiN：2950），基体金属中涂层中的溶解度小，摩擦系数低，具有很好的，发生冷焊和咬合的倾向也很小，且TiN比TiC更好。具有，TiC涂层在硫酸、盐酸、氯化钠水溶液中耐蚀性良好，且TiN的耐蚀行一般比TiC更好。高温下具有（TiC：可达400；TiN：可

30、达500）。53模具零件常用气相沉积涂层的特性模具零件常用气相沉积涂层的特性. 先将含有形成涂层材料元素的反应介质置于较低温度下，然后送入高温反应室与模具零件表面接触发生高温化学反应，析出的合金、金属及其化合物沉积于零件表面形成涂层。547.3.1 化学气相沉积（化学气相沉积（CVD）. 反应气体向零件（基片）表面扩散并被吸附 吸附于零件表面的各种物质发生化学反应 生成物质点聚集形成晶核并长大，形成沉积涂层 表面化学反应中产生的气体产物脱离零件表面返回气相 沉积涂层与基体的界面发生元素互扩散，形成扩散层557.3.1 化学气相沉积（化学气相沉积（CVD）.：压力一般为11044104Pa。低压

31、下分子平均自由程增加，加快气态分子的输运过程，反应物质在零件表面的扩散系数增大，使涂层均匀性得到改善。：利用高温激活化学反应进行气相沉积，常用于半导体和其它材料（广泛采用金属有机化学气相沉积、氢化物化学气体沉积等）。567.3.1 化学气相沉积（化学气相沉积（CVD）.）：除借助热能外，还借助外部电场作用引起的放电，使原料气体呈等离子体状态，变为化学上非常活泼的激发分子、原子、离子和原子团等，促进反应进行。：通过激光束照射封闭室内的反应气体，诱发化学反应，使生成物沉积在气室内的基板上，并使工作温度显著。577.3.1 化学气相沉积（化学气相沉积（CVD）.：沉积的涂层质量高，致密，可控性好。：

32、处理温度高，零件易产生变形，基体组织发生变化导致力学性能，且需后续热处理，了成本，因此，应用受到一定限制。587.3.1 化学气相沉积（化学气相沉积（CVD）.。，如：基体与涂层的热膨胀系数、界面能、化学性质、冶金特性以及两者间是否会形成脆性或软的过渡层等。 ：因处理温度高，需选择耐热性和组织结构稳定的基体材料，。太薄的涂层无法获得好的性能及长寿命；而太厚的涂层呈脆性且与基体间结合力变差。（包括沉积温度、气体流量等）597.3.1 化学气相沉积（化学气相沉积（CVD）.TiN的硬度高1500HVTiN与钢的摩擦系数为，只是钢与钢间的1/5TiN具有很高的抗粘接性能TiN熔点高达2950，抗氧化

33、性好TiN涂层耐蚀性好，且与模具基体间的结合力强607.3.1 化学气相沉积（化学气相沉积（CVD）.：采用各种产生的原子或分子沉积在模具零件表面上形成外加涂层。：沉积速度较快，且沉积温度一般600，无需后续热处理，应用比CVD更广。：PVD涂层的均匀性稍差，与基体的结合力较小，且设备造价高，操作、维护的技术要求也高。617.3.2 物理气相沉积（物理气相沉积（PVD）.在高真空（10-31.3310-4Pa）中采用电子束、电阻丝等加热金属、合金或化合物使之蒸发，然后在零件表面凝聚而形成涂层。，多用于光学元件、电子元件等的表面镀膜。：用荷能粒子轰击阴极靶材，使靶材表面原子以一定能量逸出，然后在

34、模具零件表面沉积形成涂层。等，常用。：借助惰性气体辉光放电使金属或合金蒸气离子化，然后离子经电场加速在带负电荷零件表面沉积形成与基体结合力强的涂层。627.3.2 物理气相沉积（物理气相沉积（PVD）.比较项目比较项目PVD法法CVD法法真空蒸镀真空蒸镀阴极溅射阴极溅射离子镀离子镀镀金属镀金属可以可以可以可以镀合金镀合金可以，但工艺复杂可以可以，但工艺复杂可以镀高熔点化合物镀高熔点化合物可以，但工艺复杂可以可以，但工艺复杂可以沉积粒子的能量沉积粒子的能量/eV0.11110301000-沉积速度沉积速度/ummin-10.1750.0120.150较快沉积膜的密度沉积膜的密度较低高高高孔隙度孔

35、隙度中小小极小基体与镀层的连接基体与镀层的连接无合金相无合金相有合金相有合金相差不好镀覆机理镀覆机理真空蒸发辉光放电，溅射辉光放电气相化学反应637.3.2 物理气相沉积（物理气相沉积（PVD）.：激光、电子束、离子束（能量密度103W/cm2）。：改变模具零件表层的显微结构甚至成分，从而改善零件表面的物理、化学性能。：加热速度快，加热面积可根据需要选择，零件变形小，不需冷却介质，可控性能好，易于实现自动化处理。65高能束表面强化技术高能束表面强化技术.：利用高能激光束照射零件表面，使零件表面加热至相变点以上，激光停止照射后，快速自冷淬火而硬化，具有极高的硬度。适应于等。：利用高能激光束加热零

36、件表面使其熔化，然后快冷形成110um厚的非晶化组织，其强韧性高，耐磨性好。：利用高强度脉冲激光束照射零件表面，使表面薄层迅速汽化，在表面原子逸出期间，发生动量脉冲，产生强的机械冲击波和应力波，使材料表面硬化。可显著材料强度和硬度，并有效抗疲劳性能。667.4.1 激光表面强化技术激光表面强化技术.：利用激光束使合金元素与基体表面金属混合熔化，在很短时间内形成与基体材料不同的化学成分和组织结构的高性能表面合金层。：利用激光束在零件表面熔覆一层硬度高、耐磨、耐蚀和抗疲劳性能好的材料，以零件的表面性能。677.4.1 激光表面强化技术激光表面强化技术.45发黑处理0.190.201.081.105

37、42细针状马氏体磷化0.220.271.101.23542细针状马氏体0.250.311.181.35585细针状马氏体42CrMo发黑处理0.351.30642隐针马氏体磷化0.351.53642隐针马氏体0.351.64642隐针马氏体687.4.1 激光表面强化技术激光表面强化技术.：利用电子束轰击零件表面，使零件表面温度升至相变点以上，电子束离开后零件表面自冷淬火而硬化，具有极高的硬度。：利用电子束轰击零件表面，使表面局部熔化并快速凝固，从而细化组织，达到硬度和韧性的最佳配合。：利用聚焦电子束使零件表面在极短时间内迅速熔化，然后以11041108/s的冷却速度快冷而形成非晶化表层，其强韧性高，耐磨性好。697.4.2 电子束表面强化技术电子束表面强化技术.：先将具有特殊性能的合金粉末涂覆在零件表面上，再利用电子束进行轰击加热熔化，或在电子束作用的同时加入所需的合金粉末，使合金粉末熔融在零件表面上，在零件表面上形成一层新的耐磨、耐蚀