HPM7鋼壓鑄模具壽命對氣體氮碳共滲對抗粘鋁和熱疲勞性能的影響

將熱疲勞試樣校正常工藝調質處理后，再將一部分試樣在570℃×3h進行氣體氮碳 共滲，另一部分試樣不進行氮碳共滲，然后進行對比試驗。試驗過程是：將試樣放入 700℃的鋁液中加熱5秒鐘，然后立即放入水中急冷，每次重復上述工藝過程。試驗結果 表明，未經(jīng)氮碳共滲的試樣，3—5次循環(huán)就粘鋁，而經(jīng)過氮碳共滲的試樣，幾百次以后仍 末出現(xiàn)粘鋁現(xiàn)象，而且脫模容易。還發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)氮碳共滲的試樣，經(jīng)60次循環(huán)，試樣表面 就出現(xiàn)微裂紋，而經(jīng)過氮碳共滲的試樣，試驗160次循環(huán)以后開始出現(xiàn)微裂紋，證明了經(jīng) 過氮碳共滲的試樣抗熱疲勞性能好，比未經(jīng)氮碳共滲的試樣的抗熱疲勞性提高1．6倍。

氮碳共滲后的試樣，其更表面是白亮層，由比較致密的 ε—Fe2—3(N，C)化合物組 成 [1] ，這與鋁的晶體結構不同，且浸潤性不好，這可能是試樣不粘鋁的原因。

材料的熱疲勞性能是決定熱模具壽命的重要指標之一。熱疲勞除了與材料的導熱系 數(shù)和熱膨脹系數(shù)等物理性質有關外，還與材料的高溫強度和塑性有關。熱疲勞裂紋往往 在表面熱應力更大的區(qū)域形成，模具表面受到劇烈氧化時會加速損傷過程，若材料抗氧化 性能好，則可減輕損傷。試樣經(jīng)氮碳共滲后，高溫屈服強度提高，塑變抗力提高，延緩了裂 紋萌生，同時，氮碳共滲試樣的表層具有抗氧化性，可減輕氧化侵蝕時的損傷過程，這可能 是提高抗熱疲勞性的原因。

將HPM7鋼用新工藝球化退火后，加工成沖擊試樣經(jīng)不同溫度淬火回火后、做沖 擊試驗，并測定隨爐試樣的洛氏硬度，其結果見圖5。從圖5a可以看出，隨淬火溫度升高、硬度提高，同樣溫度回火，淬火溫度高者，硬度也高，說明高溫淬火能提高紅硬性。從圖5b可以看出，提高淬火溫度，沖擊韌性降低；淬火溫度—定時，隨回火溫度升高，沖擊韌 性提高。同樣溫度回火，淬火溫度低者，沖擊韌性高。從沖擊韌性考慮，壓鑄模具宜采用 較低溫度淬火和高溫回火的工藝。但850℃淬火比900℃淬火試樣的沖擊韌性有所降低，可能與加熱溫度太低，溶入奧氏體的合金元素少有關。因為溶入基體的合金元素減少，會降低基體的強度，影響沖擊韌性的提高。