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模具TD处理是热扩散法碳化物覆层处理(ThermalDiffisionCarbideCoatingProcess)的简称,英文简称TDcoating。因该技术由日本丰田研究所首先...

模具的TD处理工艺

2018-02-03    来源:    作者:天津鑫富登金属模具  浏览次数:105

模具TD处理是热扩散法碳化物覆层处理(Thermal Diffision Carbide Coating Process)的简称,英文简称TD coating。因该技术由日本丰田研究所首先研制成功并申请专利,又被称为Toyota Diffusion Process,简称TD Process即TD处理。我国也称作熔盐渗金属。无论其名称如何,其原理都是将工件置于熔融硼砂混合物中,通过高温扩散作用于工件表面形成金属碳化物覆层,该碳化物覆层可以是钒、铌、铬、钽、钛等的碳化物,也可以是其复合碳化物,其中应用广泛的是碳化钒覆层。大量的实践证明,TD覆层处理碳化钒覆层是目前解决拉伤问题经济而有效的方法之一,并可以提高工模具或零部件寿命数倍至数十倍,使用价值。


TD覆层处理工艺过程


不同的工件材料及不同的使用场合TD覆层处理的工艺有一些差别,但其基本过程都是将预制好的工件放入硼砂混合物中,在850-1050的温度下保温2-12小时,在工件表面形成覆层后,根据工件的材料或要求选择适当方式冷却(一般是淬火过程,也有不少例外),并进行一些相应的后续处理(如回火,清理,尺寸调整,抛光等)。



将硼砂放入一个耐热钢制的坩埚中加热熔化至800~1200℃,然后加入组成盐浴的其他物质,如碳化物形成粉末钛、钡、铌、铬,再将工件浸入盐浴中保温1~10h,加入元素就会扩散至工作表面并与钢中的碳起反应,形成由碳化物构成的表面涂层。浸渍时间长短取决于工艺温度及涂覆层厚度要求。


   TD涂层厚度主要取决于盐浴温度、处理时间以及基材的化学成分。TD涂层厚度与盐浴温度、处理时间的关系可用下式表示:


   D2=Ate-Q/RT


   式中,D为涂层厚度(单位为mm);t为浸渍时间(单位为s);T为工艺温度(单位为K);Q为碳化物层的扩散激活能(约为167~209kJ/mol);R为气体常数(8.29J/mol);A为由基材含碳量等因素决定的常数,一般在10-2~10-5之间。


   对于某一工件,其含碳量及化学成分是一定的,当工艺温度一定时,可以根据设计的涂覆层厚度要求,根据上述公式关系,估算出所需要的处理时间。


   TD处理温度一般为800~1200℃,这个选择范围是比较宽的,而温度的高低又直接影响到涂覆层形成的速率,因此,工艺温度选择显得非常关键。TD处理温度应与基材的淬火温度相一致。因为TD处理后必须经淬火、回火处理,以获得必要的基体硬度。温度选择过高,则会在TD处理过程导致基体组织的粗化。如果这种粗化的组织直接进行淬火,不仅降低了基体的力学性能,还会增加变形开裂倾向。而当处理温度选择过低时,则在TD处理过程中不能完成奥氏体化,从而不能直接淬火。

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