表面强化技术在合金钢刃具上的应用

1.低合金工具钢刃具氮碳共渗后重新淬火

实践表明，将9SiCr钢制作的丝锥气体氮碳共渗后重新淬火强化，不仅提高了丝锥的使用寿命，而且改善了攻螺纹后的螺母表面粗糙度，并大大降低了废品率。

氮碳共渗后重新淬火的丝锥，既使表层保留氮碳共渗的优良耐磨性，又强化了基体，使表层得到基体的有利支撑作用。气体氮、碳共渗是尿素溶于甲酰胺的溶剂，以滴入普通渗氮炉内的方式进行的。工艺过程如下：在560～570℃，保温2～3h后油中冷却→重新860℃加热透烧（时间不得过长，以防渗层化合物分解）后淬油→120～140℃时效5～6h空冷→转入下序。

处理后的渗层深度为0.06mm左右。最外层是化合物层，硬度达700HV0.05，以里为含氮的马氏体。淬火后硬度仅400HV 0.05左右，经时效后硬度可达900～950HV 0.05。

2.Cr12钢制搓丝板渗钒复合处理

如所周知，渗钒目的是在刃具表面形成钒的碳化物覆层，是获得表面高硬度、高耐磨性的方法之一。熔盐法渗钒与物理、化学气相沉积方法相比，具有设备简单、操作方便和无公害等优点。另外，通常采用的盐浴渗钒是向盐浴中加入钒铁粉末的方法，成本也较高，操作又复杂。然而，Cr12钢制搓丝板淬火、回火后，采用硼砂盐浴渗钒取得了较好效果。

（1）强韧化淬火和回火Cr12钢制搓丝板的淬火和回火工艺如图2-68所示。

图2-68 Cr12钢强韧化处理工艺曲线

（2）渗钒工艺 渗钒在盐浴中进行。熔盐为无水硼砂，渗剂为V₂O₅粉末。盐浴熔化后再加入少量铝粉，待充分熔化后升温到950℃，将强韧化处理的搓丝板浸入到熔盐中并保持3.5～4.5h后出炉。在炉中熔盐发生如下反应。

活性原子[V]被刃具表面吸收并与试样表面的碳原子化合成VC层，其厚度随渗钒时间的延长而增加。

（3）处理效果 经上述处理后的Cr12钢制刃具表面得到了7～12μm厚的白亮层（主要是VC，由于基体含碳量高，有足够碳量供给形成VC），具有极高的耐磨性和硬度（2800～3000HV）。此外，由于基体强韧性也很好（如表2-74所示），因此两者结合得很牢固。实际使用证明，渗层不易脱落，使搓丝板的使用寿命较常规处理后的寿命提高3～4倍。(www.xing528.com)

表2-74 Cr12钢经不同处理后的力学性能

3.9SiCr钢制圆板牙渗氮淬火复合处理

9SiCr钢制圆板牙是常用的手用刃具，消耗量极大，其主要失效形式为磨损。为提高其使用寿命，进行渗氮后淬火取得了较好效果。

（1）复合处理工艺

1）工艺路线为渗氮→淬火→冷处理→180℃回火→发蓝处理。

2）渗氮工艺采用气体法。在550℃，保持12h（具体操作要点详见第1章中“化学热处理的气体渗氮”）。

3）淬火工艺为在870℃保温后油淬。

4）冷处理工艺为在-80℃保持3h后在空气中缓慢回升到室温。

5）回火工艺为在180～200℃保持2h后空冷。

（2）处理效果9SiCr钢制圆板牙经上述处理后，表面形成较厚的硬化层，在距表面0.2～0.6mm处硬度≥857HV，并可提高硬化区的抗回火性能，从而有效地提高了圆板牙的使用寿命。