[发明专利]一种电脉冲辅助高铬冷作模具钢渗氮的处理方法

说明书

本发明公开了一种电脉冲辅助高铬冷作模具钢渗氮的处理方法。包括：a、将高铬冷作模具钢切割成试样；b、将步骤a中的试样置于渗氮罐的中部，并在所述试样四周填充渗氮剂，密封所述渗氮罐；c、将所述渗氮罐置于加热炉中，升温至555～565℃，保温6.5～7.5h，在保温过程中，每间隔54～56min，施加电脉冲4～6min；所施加的电脉冲的频率为6～12Hz，电压为300～900V；d、在步骤c反应结束，将所述试样自渗氮罐取出，进行冷却。本发明的有益效果是：渗氮层厚度高，过渡区结合好，渗层不脱落，各项性能指标优异；达到了节约能源，缩短渗氮时间的目的，提高工艺效率。

技术领域

本发明涉及金属加工领域，具体涉及一种电脉冲辅助高铬冷作模具钢渗氮的处理方法。

背景技术

近年来，随着国内制造业的迅猛发展，模具行业有着广阔的发展前景，同时人们对模具材料使用性能也提出了更高的要求。Cr12MoV作为冷作模具钢，由于其具有较高的硬度和强度，适合制作形状复杂、工作条件繁重、承受重负荷的各种冷冲模具和工具。同时，由于其较高的耐磨性、淬透性、高的热稳定性、高的抗弯强度以及微变形等性能特点，在工业生产中得到了广泛的应用，成为国内外广泛使用的冷作模具钢之一。尽管Cr12MoV冷作模具钢耐磨性好、硬度和强度高，但其韧度较低，对热处理工艺与热加工工艺要求较高，容易造成模具的过早失效。

研究结果表明，Cr12MoV钢经过表面固体渗氮处理后，其硬度和强度均得到显著提高，其耐磨性也有所提升。渗氮，是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。常用的渗氮方法有固体渗氮、液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮、碳氮共渗、超声波冷锻技术渗氮、真空脉冲渗氮等。渗氮处理可以有效提高工件的表面硬度、耐磨性、耐疲劳强度以及耐蚀性，但传统的渗氮工艺存在周期长、氮化成本高、效率低等问题。

中国专利201310672610.1中公开了一种利用提高奥氏体不锈钢的渗氮效果，其中，公开了电脉冲能够辅助提升渗氮的效率。但是，由于未能精确控制脉冲波形，致使其对电脉冲的利用效率不高，往往需要上千伏的脉冲电压。

因此。一种既能有效利用电脉冲能量，又能增加渗氮层厚度的渗氮工艺，成为解决问题的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效利用电脉冲能量，增加渗氮层厚度的渗氮工艺的电脉冲辅助高铬冷作模具钢渗氮的处理方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种电脉冲辅助高铬冷作模具钢渗氮的处理方法，包括：

a、将高铬冷作模具钢切割成试样；

b、将步骤a中的试样置于渗氮罐的中部，并在所述试样四周填充渗氮剂，密封所述渗氮罐；

c、将所述渗氮罐置于加热炉中，升温至555～565℃，保温6.5～7.5h，在保温过程中，每间隔54～56min，施加电脉冲4～6min；所施加的电脉冲的频率为6～12Hz，电压为300～1200V；

d、在步骤c反应结束，将所述试样自渗氮罐取出，进行冷却。

优选的是，在步骤b中,所述渗氮剂由木炭、尿素和三氧化铬按照6:2.9～3.1:0.9～1.1的比例混合而成；

其中，所述电脉冲装置输出的幅值与时间t之间存在如下的函数关系：

式中，为平均电场强度，c为调整参数c＝1.06e^-0.03t，l为^a→b的距离，ω为放电的速率，t为作用的时间。

优选的是，在所述步骤c中，将所述渗氮罐置于加热炉中，升温至560～565℃。

优选的是，在所述步骤c中，保温的时间为7h。