熱鍛模具氮化技術應用研究

權仁澤　原一汽熱處理專家、研究員級高工

熱鍛模具氮化技術應用研究

權仁澤原一汽熱處理專家、研究員級高工

模鍛件生產中的模具消耗是影響成本的重要因素，先進工業國的鍛造模具消耗額警戒紅燈為生產總值的5%。模鍛為主的上海某中型鍛造公司2014年鍛件生產總值為8000萬元、平均銷售單價為12.3元/kg，模具消耗額為650萬元，占生產總值的8.1%；某大型國有鍛造企業瑞士進口“AM P70熱鐓機”2014年齒輪毛坯生產總值為1.7億元、平均銷售單價為14.9元/kg，模具消耗額為872萬元，占生產總值的5.1%。可見，盡管平均銷售單價明顯高于其他企業（通常10元/ kg以下），上述兩個企業的模具消耗額已經闖紅燈了。

準確選擇模具材料、良好熱處理、良好表面氮化處理是提高熱鍛模具壽命的重要手段。為了有效地提高熱鍛模具的使用壽命，我們制作了一種能夠控制氮化質量影響因素的新型氮化爐。經過半年多的調試，達到能夠準確控制熱鍛模具表面氮化層的化合物層、脈狀組織、合理的氮化層硬度梯度、合理的次表面層硬

度，達到了我們設計的氮化層質量要求，同時我們還在做進一步提高使用壽命的硫化、氧化等試驗，且即將應用到生產中去。

幾種氮化爐的功能

（1）氮基氣氛三元氣體氮化爐（日本）這種技術具有產品質量可靠、經濟性好、安全性好、無工業污染、縮短氮化時間等優點。其采用常用控制系統，難以實現氮化層質量因素控制。筆者曾在日本參與鉆頭氮化試驗，因難以控制化合物層的出現，僅做了30min氮化，提高30%左右的鉆頭使用壽命。如果能夠控制化合物層的話，可以提高更多使用壽命。

（2）陰極離子屏氮化爐韓國MIRETHERMOTC公司21世紀初開發了“NPPN”氮化爐，其特點是在常規離子氮化爐中加了陰極屏，工作原理是將離子對金屬表面的直接沖擊用陰極屏轉換成氣體化離子，發揮了氣體氮化和離子氮化的優點，克服了離子氮化的微孔窄縫無法氮化，工件形狀、大小對氮化的影響（不能控制不同工件的氮化質量），以及離子沖擊表面粗化的問題（表面粗化是產生磨粒磨損的因素）。

（3）新型氮化爐采用三元氣體（NH3+N2+CO2）氮化，利用PT-500控制系統、氨氣裂解器、氫探頭、氧探頭精確控制爐內氮勢，采用低真空保護、快速冷卻技術。

陰極離子屏氮化爐