[发明专利]一种在模具钢表面制备复合渗氮层的方法

摘要

本发明公开了一种在模具钢表面制备复合渗氮层的方法,所述方法首先采用气体爆炸与脉冲高压放电结合的脉冲高压爆炸技术对模具钢表面进行改性处理，使材料的表面形成马氏体细晶改性层，在改性层的基础上再进行气体渗氮，在模具钢表面形成复合渗氮层。该技术综合运用爆炸焰流与高压放电效应，使材料表面发生相变和晶粒细化，有利于加速气体渗氮过程中氮原子由表面向内部迁移，从而在更短时间内形成更厚的渗氮层。经本方法处理的模具钢表面可形成10‑100μm厚度的马氏体细晶改性层，使气体渗氮工艺中相同渗氮时间下渗氮层厚度提高10‑40%，使用寿命提高1‑3倍。本发明适用于模具钢的表面氮化处理，能够在机械、制造等领域广泛应用。

主权项

1.一种在模具钢表面制备复合渗氮层的方法，其特征在于：A、脉冲电路和气体准备：采用电压为1‑6kV、电容为800‑1500μF、电感为30‑60μH、频率为1‑6Hz的脉冲电路；气体采用可燃性气体：丙烷、氧气、空气构成的混合气体；B、安装：将模具钢固定在可移动的工作平台上；C、气体燃烧爆炸：先向脉冲高压爆炸装置中的爆炸腔室通入空气，随后按比例1:2~1:6通入丙烷与氧气，丙烷流量为0.5‑20 l/min，氧气流量为1‑50 l/min，并启动点火装置，丙烷、氧气、空气构成的混合气体燃烧发生爆炸，形成爆炸焰流；D、高压放电：启动电源，施加电压为1‑6kV、脉冲频率为1‑6Hz的高压电，使模具钢与电极间发生脉冲放电；E、表面改性层制备：根据模具钢的形状，在X,Y,Z三维尺度上移动工作平台，保持爆炸腔室的腔口与模具钢需要渗氮的表面距离为20‑200mm，设定工作平台的移动速度为1‑50mm/s，在模具钢表面获得厚度均匀的马氏体细晶改性层；F、渗氮前处理：将脉冲高压爆炸处理后的模具钢表面轻微打磨表层，打磨厚度0.009mm‑0.012mm，使模具钢的表面平整，再使用酒精清洁干净模具钢的表面；G、气体渗氮：将模具钢放入渗氮炉中，密封并向渗氮炉内通入纯氨气，氨气流量为500‑2000l/h，渗氮的保温温度为400‑600℃，保温时间为0‑72h，炉压为20‑50mm/H2O，炉温冷却至150℃以下出炉，炉内保持正压，最终在模具钢经脉冲高压爆炸处理后的表面获得复合渗氮层。