TD怎樣滲金屬熱處理？

TD和熱處理都會變形，當(dāng)然也可以通過技術(shù)和溝通來盡量減少變形，讓其無限接近或滿足模具的使用要求。但科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今，仍不能有效做到把模具變形準確地控制到絲米（0.01mm）級。

眾所周知，TD其實即是一個完整的金屬熱處理過程。

所謂金屬熱處理即是在把金屬加熱到一定的溫度、保溫一定的時間，以不同的冷卻速度來使金屬材料達到某種使用潛能。

金屬熱處理包含了幾個基本因素：溫度、時間、冷卻介質(zhì)、冷卻速度。

TD很直意的理解即是對金屬基體滲入耐磨金屬原子，即滲金屬（相對于滲碳、滲硼、滲氮只是滲非金屬）。其原理是利用碳在高溫下擴散。在一定的處理溫度下，將有一定碳含量的金屬工件置入有釩、鈮、鈦、鉻等金屬原子的硼砂熔鹽中，讓硼砂熔鹽中的金屬原子與工件中的碳原子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而擴散在工件表面形成一層碳化層。這個過程即叫TD，所形成的碳化層即叫TD層。

TD滲金屬的很佳的滲入溫度在920—950℃。如果材料是Cr12MoV、SKD-11，其實這個溫度已經(jīng)相當(dāng)于給它們的基體已經(jīng)退火。這時模具實際上是處于雞蛋殼的狀態(tài)——外殼很硬（TD層的硬度達到3000HV以上），芯部很軟（金屬工件的基體硬度在35—52HRC）。在生產(chǎn)過程中，為了得到較高的基體硬度來支撐表面TD層的剛性，即必須將工件隨爐升溫到1010—1030℃重新淬火、回火，使金屬工件的基體硬度達到58—62HRC之間。

所以說，TD其實即是一個完整的熱處理過程。

這里我們一定要清楚地認識到不存在模具做完TD后，還要去單獨進行一次淬火、回火處理。要么即是TD廠家想多收取一次淬火的費用，要么即是TD廠家確實在工藝上還沒有開竅。

金屬無論是升溫，還是降溫，都會產(chǎn)生相變，其宏觀、微觀組織也都會隨著發(fā)生改變。其變形也即在所難免，一切都在情理當(dāng)中。

這是金屬材料學(xué)學(xué)科所不能，永遠也無法規(guī)避的現(xiàn)象。當(dāng)然，追求很小的變形，這是每個廠家、每一種熱處理方式、每一種表面強化方式苦心孤詣的終目標。

我們只要在理論上明白了，即會知道：金屬在熱處理工程中不變形是不可能的。

從金屬材料學(xué)的學(xué)科特點并結(jié)合我們多年的TD生產(chǎn)實踐證明，影響TD處理的主要因素有：

(一)模具的設(shè)計

模具的形狀、壁厚、長徑比。這是決定模具變形大小的基因。通常情況下，形狀越簡單、長徑比越小，其變形量也即越小。

(二)材料：

1、化學(xué)成分

1） 關(guān)鍵元素Cr、Mo、V的含量。從熱處理工藝學(xué)上看，金屬Cr的含量決定了金屬材料的淬透度，淬透度越高，金屬基體變形越小，淬透度越低，變形也即越大。Mo、V的含量決定了可選擇的冷卻介質(zhì)的種類，不同的冷卻介質(zhì)決定其不同的冷卻速度，冷卻速度越慢，其變形越小。如果模具材料的化學(xué)成分達不到或行業(yè)/企業(yè)標準，其變形量即會偏大。

2） 金屬材料的C含量偏析。越均勻，偏析越小，變形越小。

2、材料的交貨狀態(tài)：棒材、板材、鍛件三種狀態(tài)的交貨時的熱處理方式不同、材質(zhì)的纖維方向不同，其熱處理過程中的變形也各有不同。

(三)TD前的熱處理方式

組織應(yīng)力和熱應(yīng)力的消除情況是決定TD過程中模具變形的又一大誘因。殘余應(yīng)力越多，變形越大。我們推薦使用高淬高回的工藝，可適當(dāng)降低模具在TD處理過程中的變形。Cr12MoV、SKD-11材料使用1080—1020℃淬火，氣淬或空冷，用510—520℃回火。根據(jù)模具大小每次回2—4小時，回三次。

(四)TD過程

1） 裝夾：根據(jù)模具的形狀、幾何尺寸、長徑比、壁厚等因素選擇正確的裝夾方式是控制模具變形頭一步。

2） 預(yù)熱溫度：合理的預(yù)熱溫度既能保障模具的變形也能充分保障模具在TD處理過程中不開裂。本公司去年處理的大小一萬三千多模具沒有發(fā)生一例因為TD原因所致的模具開裂。因此在我們看來TD過程導(dǎo)致模具開裂實在不該，而應(yīng)該是趨近于零的小概率事件。

3） 出、入爐姿態(tài)：出、入爐的姿態(tài)控制可以減少模具在坩堝中與鹽浴的阻力，阻力越小，變形越小。

4） 爐中攪拌：TD的中途攪拌頻次和方法也對模具的變形也有一定的影響。

5） 冷卻方式和速度：這點也是比較關(guān)鍵的。冷卻速度越慢其變形也即越小，冷卻速度與冷卻介質(zhì)的選擇和模具的變形量有著明顯的因果關(guān)系。

既然我們已知模具由于在高溫環(huán)境中其變形在所難免。同時，我們也可以通過一些技術(shù)和溝通來力爭使模具在TD過程中變形很小。主要的方法有：

(一)模具的設(shè)計：從形狀、尺寸、長徑比、壁厚和鑲塊模具的分段盡可能兼顧到模具在TD過程中的變形。

(二)材料：國產(chǎn)的Cr12MoV材料要符合GB/T1299-2000標準。其他進口材料要符合其行業(yè)或企業(yè)標準。如果是鍛件，要求等溫球化退火，并出具二級探傷報告。

(三)熱處理：選擇高淬高回，冷卻介質(zhì)很好選擇氣淬或空冷；

(四)通過工藝試驗預(yù)留尺寸：少數(shù)公差要求嚴格的模具可以對同一爐次的模具材料進行TD處理的工藝試驗的方法，總結(jié)和試驗出模具變形的規(guī)律和變形量，再根據(jù)其變形量來在上一道加工工藝中通過預(yù)留尺寸的方法來補償模具的變形，讓其能無限接近或滿足其使用要求。

盡管人們一直都在探索，盡可能地把模具的變形控制到一個準確值。事實上，TD處理過程中，由于模具變形的誘因很多，有的工序是TD廠家完全沒有參與，實際上不受控的工序。TD廠家只能充其量保障模具在TD生產(chǎn)中過程受控。

也鑒于此，模具在TD過程中的變形量事實上很難精準到絲米（0.01mm）級。我們通過多年的實驗和生產(chǎn)實踐證明，針對每一種金屬材料并沒有一個通用的、準確的計算公式，也未能建立起數(shù)學(xué)模型來指導(dǎo)我們的生產(chǎn)和實踐，這既是金屬材料學(xué)學(xué)科的特點，也是人類社會勞動的細分所致。我們在短期內(nèi)，甚至在相當(dāng)長的一段時期內(nèi)都不敢給用戶一個明確的承諾，保障模具在TD過程中變形控制的一個準確值，至少不能承諾到（0.01mm）絲米級。十年以來，我們對國產(chǎn)的Cr12MoV（寶鋼集團特鋼公司、冶鋼股份、撫順特鋼、攀鋼集團長城特鋼產(chǎn)品）摸索出的平均的變形量約為≤0.05‰，如果只針對于同一爐次的材料我們通過工藝試驗，可以把模具的變形控制到更低。

在科學(xué)的道路上從來不會一帆風(fēng)順，但人們也從未放棄努力。

努力一定即會有結(jié)果。

TIN處理

表面鍍鈦處理也稱為TD處理，是TD處理的一種，可以大幅度提高表面硬度和耐磨性，也可以提高的耐熱性，防止液態(tài)鋁合金對模具的粘連，使用壽命提高8~30倍，很早是日本先研制出來的表面處理技術(shù)，現(xiàn)在在模具行業(yè)得到推廣，已經(jīng)應(yīng)用于冷作模具、熱作模具和塑料模具等，壓鑄模只是熱作模具中的一種主要提高硬質(zhì)合金模具的耐磨性。

精細壓模具經(jīng)真空涂層被覆后外表可具有極低的摩擦系數(shù)，減少加工受力。鎢鋼模具經(jīng)真空涂層被覆后外表硬度可進步5到10倍，可大幅減少外表磨耗，特別是用于高精細加工時可取得十分優(yōu)良的外表質(zhì)量。冷沖成形及拉伸模具經(jīng)真空涂層被覆后可顯著降低摩擦力，明顯減少加工中產(chǎn)生的刮痕及磨耗。因而可增加壽命，大幅降低本錢.

優(yōu)點1：摩擦系數(shù)降低，減小加工受力進步外表硬度，大大延長模具壽命避免產(chǎn)品拉毛、拉傷，提升產(chǎn)量省去卸模、拋光再裝模的懊惱，進步效率。

優(yōu)點2：在模具的運用過程中，早期失效經(jīng)常呈現(xiàn)。失效的因數(shù)通常是磨損、腐蝕、交融、粘著等。其問題不單是拖延消費周期，也大大增加了消費本錢，進而影響企業(yè)競爭力。為此，業(yè)界陸續(xù)推出不同的處理計劃，而鍍鈦外表處置技術(shù)是倍受喜愛的計劃，能很有效的處理上述難題。PVD涂層技術(shù)能夠普遍應(yīng)用于各類磨損、咬合、腐蝕、粘著、交融等而惹起失效的工具、模具、機械零件、醫(yī)療器械等。其中，因磨損惹起的失效的產(chǎn)品（如：沖裁、冷鐓、粉末成型等）涂層后可進步壽命5-8倍以上；因咬合惹起產(chǎn)品或模具的拉傷問題（如：引伸模、拉伸模、翻邊模等），涂層后能夠從基本上予以處理。

優(yōu)點3：細微納米級顆粒的TICN涂層顯微構(gòu)造

兼?zhèn)涓唔g性.高硬度,高抗氧化性,并能夠完成無摩擦排屑的極潤滑外表,從而使得工件的優(yōu)良性得以極充沛的發(fā)揮.較TIN涂層處置之外表光亮度好,摩擦系數(shù)小,硬度高,抗氧化性強.

優(yōu)點4：模具極端零部件類,針對不同的模具(粉末冶金模,沖壓模具,成型模,拉伸模具,鍛壓模及注塑模等)和零件所采用的涂層工藝,可顯著進步外表的硬度,耐磨性,耐蝕性,耐熱性及其光滑性等;并能便當(dāng)脫膜,鼎力地提升模具和零件的質(zhì)量(如外表粗糙度,精度等)和運用壽命,使其有效的發(fā)揮產(chǎn)品的潛能。