延長壓鑄模具使用壽命的方式有哪些?通過熱處理可以改變材料的金相組織，以保證材料必要的強度和硬度、高溫下的尺寸穩(wěn)定性、抗熱疲勞性和切削性能。熱處理后的零件要求變形小，無裂紋，盡量減少殘余內(nèi)應(yīng)力的存在。

　　目前壓鑄模具一般采用真空淬火，表面無氧化層，模具變形小，模具質(zhì)量有較好的保證。工藝流程為鍛造→球化退火→粗加工→穩(wěn)定化處理→精加工→最終熱處理(淬火、回火)→夾具修復(fù)→拋光→滲氮(或碳氮共滲)→精磨或精磨→裝配。對于H13鋼，采用高溫淬火、雙重淬火、控冷速淬火、深冷處理等，提高模具性能，增加模具壽命。

　　壓鑄模具表面強化處理

　　對模具進(jìn)行表面處理是延長模具壽命的最有效、最經(jīng)濟(jì)的方法。通過調(diào)整一般熱處理工藝改善鋼的強度和韌性。采用不同的表面強化處理工藝，以適宜的心部性能相配合，可賦予模具表面以高硬度、耐磨耐蝕、抗咬合和低摩擦系數(shù)等許多優(yōu)良性能，使模具壽命提高幾倍甚至幾十倍。模具表面強化主要有3類：1、不改變表面化學(xué)成分，有激光相變硬化等;2、改變表面化學(xué)成分，滲氣等;3、表面形成覆蓋層，氣相沉積技術(shù)處理等。

　　一、不改變表面化學(xué)成分強化

　　激光強化處理：以激光為熱源對材料表面進(jìn)行強化處理，包括相變硬化、表面熔化、表面涂層等。其特征在于供給材料的表面功率密度至少為103W/cm2。采用大功率、高密度低光對金屬進(jìn)行表面處理的方法稱為激光表面熱處理。分為激光相變硬化、激光表面合金化等表面改性，造成其他表面加熱淬火強化無法達(dá)到的表面成分、組織和性能的變化。

　　激光熔覆技術(shù)在模具表面覆蓋一層薄薄的具有一定性能的熔覆材料，以改善表面性能。H13鋼常規(guī)處理，后硬度44HRC，激光淬火。表面硬度可達(dá)772HV(相當(dāng)于62HRC)，硬化層深度0.63mm。由于超細(xì)化和高密度位錯馬氏體基顯微組織，以及激光加熱后自回火過程中彌散碳化物的析出，提高了淬火層的硬度、抗回火穩(wěn)定性、耐磨性和耐腐蝕性.性生活明顯改善。激光熔覆技術(shù)具有加工精度高、熱變形小、后加工體積小等優(yōu)點，具有巨大的潛在應(yīng)用價值。

　　電火花表面強化：電火花表面強化是利用電極與工件間在氣體中產(chǎn)生的火花放電作用，把作為電極的導(dǎo)電材料熔滲進(jìn)工件表層，形成合金化表面強化層，常用的電極材料有TiC、WC、ZrC和硬質(zhì)合金等，因電極材料的沉積發(fā)生有規(guī)律的、較小的長大，改善工件的表面物理及化學(xué)性能。如硬質(zhì)合金做電極強化工件，表面硬度可達(dá)1100~1400HV ，強化層與基體結(jié)合牢固。

　　1、滲碳

　　滲碳是將鋼置于滲碳介質(zhì)中，加熱至單相奧氏體區(qū)，并保持一定時間，使碳原子滲入鋼表面的一種表面化學(xué)熱處理工藝。滲碳在Ac3(850-950°C)以上進(jìn)行。目的是提高熱處理后模具表面的碳濃度，使表層的硬度、耐磨性和接觸疲勞強度與型芯相比有很大的提高，同時型芯保持一定的強度和較高的韌性。有固體滲碳和液體滲碳之分。

　　2.滲氮

　　氮化是一種化學(xué)熱處理，其中活性氮原子在一定溫度下滲入工件表面。其目的是提高工件表面硬度、耐磨性、疲勞極限、熱硬度和抗咬合性。一般在調(diào)質(zhì)后(45~47HRC)，壓鑄模具必須進(jìn)行氮化處理，氮化層深度為0.15~0.2mm。有氣體氮化和離子氮化。H13鋼用作擠壓鋁型材的中空模具，經(jīng)1080℃油淬兩次560℃×2h回火，硬度為48HRC。520℃×4h離子滲氮后，模具擠壓型材由1000kg增加到4500kg，使用壽命提高3倍。

　　3.N-C共滲(軟氮化)

　　軟氮化的本質(zhì)是碳氮共滲，主要是在較低溫度下進(jìn)行的滲氮。經(jīng)軟氮化處理后，表面的疲勞強度和耐磨性、抗咬合、抗劃傷和腐蝕等性能得到顯著提高。H13鋼由于氮化物的存在，相對韌性較低，膨脹系數(shù)較大，對熱疲勞性能產(chǎn)生不利影響。在軟氮化過程中，由于C在e相中的高溶解度(在550°C時高達(dá)38%)。氮碳共滲溫度優(yōu)選為565℃左右或更低。既能保證滲透率，又能使ey'所需的N濃度更高，使更多的N在表層形成e之前滲透到基體中，從而在N原子擴散的第二階段，有利于形成合理的擴散層。軟氮化時間以2~4h為宜。超過6h，滲層不再增加，2~3h硬度達(dá)到最大值。

　　4、表面滲鋁

　　滲鋁是指鋁在金屬或合金表面擴散和滲透的過程。

　　滲鋁的目的是提高材料的熱穩(wěn)定性、耐磨性和耐腐蝕性;模具表面先鍍鋁后氧化的方法，使表面形成Fe-Al-O混合物，減少粘模的發(fā)生，從而延長模具的使用壽命。常用的鍍鋁有三種：固體粉末鍍鋁、熱浸鍍鋁表面噴鋁再擴散退火。

　　5.模具滲餡

　　滲鉻可提高型腔硬度(1300HV以上)、耐磨性、耐腐蝕性、疲勞強度和高溫抗氧化性。對于受到強烈磨損的模具，可以顯著提高使用壽命。鍍鉻層的厚度一般較小，不影響模具型腔的大小。對于一般形狀和尺寸的壓鑄件，鋁合金壓鑄模3Cr2W8V鍍鉻后使用壽命可提高10倍左右。

　　二、表面形成覆蓋層強化

　　氣相沉積技術(shù)：氣相沉積技術(shù)是利用氣相中發(fā)生的物理化學(xué)過程，改變工件表面成分，形成具有特殊性能(超硬耐磨或特殊光電屬性)在表面上。技術(shù)?；瘜W(xué)氣相沉積(CVD)沉積是由引入高溫沉積區(qū)的氣體分解產(chǎn)生的。經(jīng)CVD處理的模具形狀不受限制，可在含碳量大于0.8%的工具鋼、滲碳鋼、高速鋼、鑄鐵和硬質(zhì)合金表面進(jìn)行。在模具上涂TiC和TiN涂層的過程中，涂層的硬度高達(dá)3000HV，提高了模具的耐磨性和耐摩擦性。CVD處理后還需要進(jìn)行淬火和回火。TiC和TiN的復(fù)合涂層使模具的壽命加倍。

　　物理氣相沉積(PVD)鍍鈦工藝采用納米涂層新技術(shù)，在模具表面沉積多層多元素金屬膜(膜厚1~7μm)。這種膜具有耐磨、耐腐蝕和高硬度。由于這層薄膜與鋁、鋅等金屬溶液不發(fā)生親合性或反應(yīng)，因此可以大大提高壓鑄件的脫模性能而不粘連。在改善液態(tài)金屬粘連和熱裂方面達(dá)到最佳效果，有效解決了壓鑄模具遇到的問題，獲得最佳綜合性能，解決了傳統(tǒng)工藝無法解決的問題。

　　三、優(yōu)化模具設(shè)計及壓鑄工藝

　　減少鋅合金壓鑄模具的尖角和棱角，合理使用材料，規(guī)范加工和熱處理工藝;模具氮化處理應(yīng)控制模具表面硬度HV≥600，氮化層深度應(yīng)達(dá)到0.12～0.2mm。適當(dāng)預(yù)熱模具，優(yōu)化模具改善內(nèi)部冷卻，使模具獲得均勻的熱平衡效果，使模具保持穩(wěn)定的較低溫度，合理噴涂，涂層對于延緩熱疲勞裂紋具有重要意義，提高模具壽命和效率。