CN110205580A - 一种汽车板热成形模具的气体渗氮方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于汽车板热成形模具的气体渗氮方法，属于钢表面化学热处理技术工艺领域。该方法主要包括模具筛选、预处理和表面渗氮处理；还公开了该方法在汽车高强钢裸板和镀锌板热成形制造中的应用。本发明渗氮工艺操作简单，通过模具升温过程中温度、气体流量、氮势、炉压、渗氮时间等工艺参数的设计，控制模具表面白亮层和渗层厚度，消除脉状组织，既能提高模具表面硬度，有效减少模具拉毛程度，还能避免出现崩刃，从而大幅提高模具使用寿命。

Description

一种汽车板热成形模具的气体渗氮方法
技术领域
本发明属于钢表面化学热处理技术工艺领域，尤其是涉及一种用于汽车板热成形模具的气体渗氮方法。
背景技术
在节能减排的大背景下，各大汽车厂商积极开展研究，在保证具有足够安全防护性能的同时降低汽车重量，提高燃油效率并降低气体排放，实现节能减排的目标。当前，各大汽车厂商选择在车身关键部位采用热冲压工艺，在减少板料厚度降低车重的同时获得高强度的零件，保障车辆具有优异的安全系数。随着热冲压工艺的不断普及，零件产品愈发复杂，对热冲压成形模具材料的要求不断提高。由于模具价格昂贵，国内厂商往往会选取韧性较好的模具材料，以避免模具开裂失效。然而当前韧性较好的模具材料耐磨性普遍较差，模具表面易粘附积屑瘤，使得零件拉毛问题提前出现。为提高材料的抗拉毛性能，热冲压厂商往往会选择价格较为实惠且处理效果较好的渗氮工艺，通过提高模具材料的硬度，降低积屑瘤与模具表面的粘附性，推迟或避免拉毛问题。
目前国内采用的渗氮方法有三种：(1)气体渗氮；(2)液体渗氮；(3)离子渗氮。其中液体渗氮的熔盐反应有毒性，废液处理麻烦；离子渗氮对工人技术要求较高，而且国产的离子渗氮设备稳定性与自动化水平与进口离子渗氮设备相比相差较大，易出现渗氮硬度不足，渗层不均匀，炉内温度不均等现象。为简化工人操作难度，降低污染程度，目前国内各大模具制造商主要通过气体渗氮使热冲压成形模具材料表面渗氮。然而国内汽车板热成形行业刚刚起步，主要通过工人的经验制定热成形模具的气体渗氮工艺或在热成形模具材料上使用其他材料的气体渗氮工艺，没有相应的规范和标准，因而无法精确控制渗氮白亮层的厚度，使模具在使用过程中出现不耐磨(白亮层厚度不足)或崩角(白亮层厚度过厚)。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种汽车板热成形模具的气体渗氮方法。通过控制模具升温过程中温度、气体流量、氮势、炉压、渗氮时间等工艺参数，使模具获得较高的硬度和强度、一定厚度和均匀的表面白亮层和渗层，且无脉状组织，从而大大提高模具抗拉毛问题，延长模具的使用寿命。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种汽车板热成形模具的气体渗氮方法，包括如下步骤：
步骤1、筛选：在真空淬回火处理完成的汽车板热成形模具中，选择满足硬度要求的模具进行最终精加工；
步骤2、预处理：将经步骤1精加工完成的模具表面进行抛光和清洗，用酒精或丙酮去除模具表面的灰尘、油污等，表面不能有锈迹和碰伤；
步骤3、渗氮处理：将经步骤2预处理完成的模具装入真空气体渗氮炉中，进行渗氮处理。通过控制模具升温过程中温度、气体流量、氮势、炉压、渗氮时间等工艺参数，使模具获得较高的硬度、一定厚度和均匀的表面白亮层和渗层，且无脉状组织。
优选地，上述步骤1中，汽车板热成形模具的达标硬度为52～55HRC。
优选地，上述步骤1中，抛光后模具表面粗糙度≤0.2μm。
优选地，上述步骤1中，具体渗氮方法为：将模具放入渗氮炉中抽真空至10mbar以下，通入渗氮气体，加热渗氮炉，并调节氨气分解率为40％-50％，将氮化炉升温至450℃保温20分钟后升温至500-530℃，氮势调节为2.0-4.0，保温30-50小时。保温结束后，打开氮化炉热交换系统，使氮化炉温度降至160℃后关闭氨气气阀，并冷至室温。
优选地，上述步骤1中，气体渗氮处理后获得的模具硬度为950～1050HV0.2。
优选地，上述步骤1中，模具表面渗层深度为200-350μm，白亮层厚度为3-5μm。
本发明在另一方面提供了上述一种用于汽车板热成形模具的气体渗氮方法在汽车高强钢裸板和镀锌板热成形制造中的应用。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案极大地提高了汽车板热成形模具的使用寿命，从原来的10～15万冲程提高到20～30万冲程，大大降低了模具用户的模具成本，给企业带来丰厚的利润，也符合模具发展对高寿命的需求，具有广泛的市场应用前景。
附图说明
图1为未渗氮SDHS2钢的磨损表面形貌。
图2为本发明施例1中SDHS2钢渗氮后的磨损表面形貌。
图3为本发明施例1中SDHS2钢渗氮和未渗氮的摩擦系数对比。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
在本实施例中，采用SDHS2钢制成的汽车板热成形模具进行试验，具体详述如下：
步骤1、筛选：在真空淬回火处理完成的模具中选择硬度满足52-54HRC的进行最终精加工；
步骤2、预处理：将经步骤1精加工完成的模具表面进行抛光，使抛光后模具表面粗糙度≤0.2μm，然后采用酒精或丙酮去除模具表面的灰尘、油污等，确保表面不能有锈迹和碰伤；
步骤3、渗氮处理：将经步骤2预处理完成的模具装入真空气体渗氮炉中，进行渗氮处理。具体渗氮方法为：将模具放入渗氮炉中抽真空至10mbar以下，通入渗氮气体，加热渗氮炉，并调节氨气分解率为40％-50％，将氮化炉升温至450℃保温20分钟后升温至510℃，氮势调节为2.0，保温50小时。保温结束后，打开氮化炉热交换系统，使氮化炉温度降至160℃后关闭氨气气阀，并冷至室温。
采用上述步骤1～3处理后的模具表面硬度为1035±15HV0.2左右，模具表面渗层深度为230±20μm，白亮层厚度为4±1μm。通过模具材料耐磨性试验对比，可以发现本发明方法处理的SDHS2钢表面磨损较轻，磨损剥落较少，如附图1和2所示，且从摩擦系数也显著降低，如图3所示。
实施例2
在本实施例中，采用SDHM钢制成的汽车板热成形模具进行试验，具体详述如下：
步骤1、筛选：在真空淬回火处理完成的模具中选择硬度满足53-55HRC的进行最终精加工；
步骤2、预处理：将经步骤1精加工完成的模具表面进行抛光，使抛光后模具表面粗糙度≤0.2μm，然后采用酒精或丙酮去除模具表面的灰尘、油污等，确保表面不能有锈迹和碰伤；
步骤3、渗氮处理：将经步骤2预处理完成的模具装入真空气体渗氮炉中，进行渗氮处理。具体渗氮方法为：将模具放入渗氮炉中抽真空至10mbar以下，通入渗氮气体，加热渗氮炉，并调节氨气分解率为40％-50％，将氮化炉升温至450℃保温20分钟后升温至530℃，氮势调节为4.0，保温30小时。保温结束后，打开氮化炉热交换系统，使氮化炉温度降至160℃后关闭氨气气阀，并冷至室温。
采用上述步骤1～3处理后的模具表面硬度为1000±15HV0.2左右，模具表面渗层深度为330±20μm，白亮层厚度为3±1μm。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种用于汽车板热成形模具的气体渗氮方法，其特征在于，所述方法包括以下工艺步骤：
步骤1、筛选：在真空淬回火处理完成的汽车板热成形模具中，选择满足硬度要求的模具进行最终精加工；
步骤2、预处理：将经步骤1精加工完成的模具表面进行抛光和清洗，用酒精或丙酮去除模具表面的灰尘、油污等，表面不能有锈迹和碰伤；
步骤3、渗氮处理：将经步骤2预处理完成的模具装入真空气体渗氮炉中，进行渗氮处理；通过控制模具升温过程中温度、气体流量、氮势、炉压、渗氮时间等工艺参数，使获得模具的硬度为900～1050HV0.2、渗层深度为200-350μm、白亮层厚度为3-5μm，且无脉状组织。
2.根据权利要求1所述的一种用于汽车板热成形模具的气体渗氮方法，其特征在于，所述步骤1中，汽车板热成形模具的达标硬度为52～55HRC。
3.根据权利要求1所述的一种用于汽车板热成形模具的气体渗氮方法，其特征在于，所述步骤2中，抛光后模具表面粗糙度≤0.2μm。
4.根据权利要求1所述的一种用于汽车板热成形模具的气体渗氮方法，其特征在于，所述步骤3中，具体渗氮方法为：将模具放入渗氮炉中抽真空至10mbar以下，通入渗氮气体，加热渗氮炉，并调节氨气分解率为40％-50％，将氮化炉升温至450℃保温20分钟后升温至500-530℃，氮势调节为2.0-4.0，保温30-50小时；保温结束后，打开氮化炉热交换系统，使氮化炉温度降至160℃后关闭氨气气阀，并冷至室温。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113802086A (zh) * 2021-08-18 2021-12-17 襄阳新东特锻造有限公司 一种模具表面渗氮方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090033638A (ko) * 2007-10-01 2009-04-06 한국생산기술연구원 고온 진공 질화법에 의한 경화처리 방법
CN105369189A (zh) * 2015-11-30 2016-03-02 太仓久信精密模具股份有限公司 一种用于h13模具钢的氮化工艺
CN105525253A (zh) * 2014-10-23 2016-04-27 无锡华冶钢铁有限公司 一种合金钢W18Cr4V模具零件的表面处理方法
JP2016065263A (ja) * 2014-08-10 2016-04-28 タイ パーカライジング カンパニー リミテッドＴｈａｉ Ｐａｒｋｅｒｉｚｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 鉄鋼部材の表面硬化処理方法及び表面硬化処理装置
CN108251625A (zh) * 2018-01-30 2018-07-06 富甲电子(昆山)有限公司 一种制备压铸模具的防变形工艺控制方法
CN109402332A (zh) * 2018-10-08 2019-03-01 河南精诚汽车零部件有限公司 一种铝合金挤压模具的热处理工艺

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090033638A (ko) * 2007-10-01 2009-04-06 한국생산기술연구원 고온 진공 질화법에 의한 경화처리 방법
JP2016065263A (ja) * 2014-08-10 2016-04-28 タイ パーカライジング カンパニー リミテッドＴｈａｉ Ｐａｒｋｅｒｉｚｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 鉄鋼部材の表面硬化処理方法及び表面硬化処理装置
CN105525253A (zh) * 2014-10-23 2016-04-27 无锡华冶钢铁有限公司 一种合金钢W18Cr4V模具零件的表面处理方法
CN105369189A (zh) * 2015-11-30 2016-03-02 太仓久信精密模具股份有限公司 一种用于h13模具钢的氮化工艺
CN108251625A (zh) * 2018-01-30 2018-07-06 富甲电子(昆山)有限公司 一种制备压铸模具的防变形工艺控制方法
CN109402332A (zh) * 2018-10-08 2019-03-01 河南精诚汽车零部件有限公司 一种铝合金挤压模具的热处理工艺

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王冠等: "基于正交试验法的H13钢渗氮工艺优化", 《机械工程材料》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113802086A (zh) * 2021-08-18 2021-12-17 襄阳新东特锻造有限公司 一种模具表面渗氮方法

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