基于QPQ技术的H13模具钢表面处理工艺研究

作     者：江玉刚 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈志刚

授予年度：2019年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：深层QPQ 抗热疲劳性 耐腐蚀性 表面强化 

摘      要：深层QPQ技术这个概念很早就提出了,但是随着处理对象的不同衍生出不同的工艺,对于H13模具钢来说,该工艺可以提高模具的抗热疲劳性和耐腐蚀性。本论文的研究内容主要有下面几点:通过对现有浴盐和新型钛催渗方法的理论分析以及实际应用的研究,提出了一种新的方法,旨在增加新式H13模具钢表面渗层厚度,在模具表面形成致密膜来提高模具寿命和耐腐蚀性能。通过研究新式H13模具钢的化学成分,QPQ处理工艺参数和镀钛方式等因素,分析上述因素对于处理后的渗层质量,厚度和耐腐蚀性的影响。同时通过表面显微硬度测试,横截面的硬度分布,金像观察以及耐磨性测试来验证上述影响。新式氮盐在620℃使用2h后,CNO浓度经测量是30%。在其后36小时使用过程中,CNO浓度下降较慢,浴液流动性较好,处理的模具钢经测量其表面疏松层较薄。使用一段时间后添加再生盐,可将浴液中的碳酸盐转化为氰酸盐该过程是为了恢复CNO活性,同时起到降低CN浓度和调整液面高度的作用。处理形成的氧化膜对模具外表有保护作用,可以提高模具的耐腐蚀性。深层QPQ处理后的组织结构,最外层是FeO氧化物膜,然后是铁的氮化物层(厚度大约为10-35μm),这个化合物层被命名为含N的α-Fe固溶体。模具钢本身微量元素含量不同,深层QPQ处理后渗层的质量和厚度也会随之发生变化。钛催化后再进行深层QPQ处理,与常规工艺相比较,质量有了很大的提高。在同样的氮化温差,镀钛时间和CNO浓度下,CNO浓度越高,溶液中活性氮原子越多,形成的氮化层厚度越大。