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[原创资料] 模具材料特性及模具設計-金屬粉末/陶瓷

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发表于 2014-7-13 16:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
模具材料特性及模具設計-金屬粉末/陶瓷
DIN 7710 Plastic成形品尺寸公差規格
5 c. H) B( S6 g( q$ {  q4 g射出(Injection)成形品2 G9 G8 E, N: A: e; H6 c
單位:mm# ?& ]3 g* Z) V1 m, Y' n
尺寸範圍級別6以下61818303050508080120120180180350' r, d( g, W( u+ E4 Q( R* c
粗級±01±01±015±025±04±06±09±12
7 O6 i( H% x7 R$ b3 s/ @精密級±005±008±010±015±020±030±040±060
; ]0 K) H5 S7 Y6 d, N壓縮(Compression)成形品(包含Transler成形品)6 S) t0 R5 t; q, Y) g
 尺寸範圍級別6以下61818303050508080120120180180250250315315400400500' N8 |0 ?. M) C7 N0 Z/ S# J
粗級±02±03±04±05±06±08±1±13±16±2±25
% ~- y9 Y9 h( j1 u3 q' r中級±01±01±015±02±03±04±05±07±09±12±155 ~; G* L0 ]# g1 d% G; Z8 x( q# [
精密級
2 `8 _! {4 S$ `& d4 |6 o±005±006±008
* h. U! N( o* K, m( ]推孔加三中心間隔100
, X  v/ I. l: e7 n9 n±010±015±020±030±040±050±060±080
7 `5 O2 P2 K) g9 q! |8 f7 P: ?+ a射出成形品的一般公差8 }, x3 t) l! P- D' x
尺寸範圍一 般以孔為準之孔以軸為準之軸% g: s- m2 g' p$ R9 S
10以下±01+015-0+0-02) n) V% D  F! A, |5 Z
1030±015+02-0+0-025
. k7 G" h: _5 _3050±02+03-0+0-03
& T6 j( e( O9 L1 h7 `4 s1 T5080±03+04-0+0-04
8 Q1 V* w# q6 |5 {5 J% N% T* |80120±04+05-0+0-05! P& u/ Y9 Q* H# {+ z
120以上±05+06-0+0-06
4 M; z8 x( p& n1 m  h; N( Q鋼鐵尺寸公差規定/ q3 @& C. h+ O3 G: M
M切削加工之普通尺寸公差
, X5 D6 f  u. d2 I0 H1 E$ W單位:mm) m7 k! _6 C& I& A  B  z$ K: L6 C' I
公稱尺寸
3 f  E/ [' ^/ a, a2 l( m尺寸公差
. X7 N" d; ^4 v2 V精級中級精級
% Q! L) b: {6 ^7 Y1以上4以下±005±01±033 H1 V' ^6 o* D6 J# _# V; W3 t
4以上16以下±007±02±05
7 u4 p8 z9 x0 N" ?* K9 x% ^8 ]2 e0 s16以上63以下±01±03±07. V' s% u0 O9 T$ m' ]2 s: H
63以上250以下±02±05±12) i) N8 `: C! o1 d  S
250以上1000以下±03±08±20
& C2 `& C/ \+ z/ h" o5 s! C1000以上2000以下±04±10±305 y% V. d& Y* l' ^
本中心圖面尺寸公差規定如下:; k1 k6 t0 L6 X. R
a.有註明公差者,請按公差製造。3 Y3 f, N; m- j+ t$ W: l
b.未註明公差者,分述如下:. ~# k, J/ c. _! U# ?; d
成品部(Cavity or core)將現製品精度要求,由小數點以下位數來決定,並在圖面右下角註明之。  E0 _; p. I$ G; Q1 A' v8 A
〔例〕
% w" _# U; j5 h- ]  無小數點:±01
" q" _% Z# ^- ^4 @' m  小數點一位:005
4 d  G9 {! i- e) n, x* _  小數點二位:002
- P- X! T, ^9 m- I: r其他模座固定板等未註明公差者,將按照JIS切削加工之普通尺寸公差中線規定如上表,並在右下再註明。
6 b! r4 S. R2 Z0 F. P) \, \, s, X各部零件公差之配合& _6 h/ M( q6 o- d. U
單位:mm* a1 c2 x: Y! u
適合部品基準孔斜 梢導 柱導襯套注口襯套心  型導 柱(滑動處)面 梢滑 塊
- e6 J* E2 h2 r1 S+ K! ?  簪記號尺寸H7P7K7g7f7e7& L: R) r: [1 O5 C; r
3以下+0009-0+0016+0008+0010+00-0002-0012-0006% P9 V5 D6 W5 }0 R* x, K1 A
-0016-0014-00249 V3 k/ L8 ]. K0 k! ^0 f
36+0012-0+0024+0012+0013+0001-0004-0016-0010* M; w3 X/ K5 v* {2 u
-0022-0020-0032
& i" W. K( s1 J9 V  ]+ {0 e610+0015-0+0030+0015+0016+0001-0005-0020-001% P1 J2 o; V* u5 {) {( Y& q
3-0028-0025-0040
0 M# l8 z, G9 U& `4 d1018+0018-0+0036+0018+0019+0000-0006-0024-00
4 B. Y2 L9 g, C6 v8 b" ?16-0034-0032-0050; u  a: O5 K# w! K2 Q) d) C
1830+0021-0+0043+0022+0023+0002-0007-0028-00" j6 ]6 N: o" }2 S( a
20-0041-0040-0061% r: U0 y2 V" a4 b+ X! t8 @( ~5 |
3050+0025-0+0051+0025+0027+0002-0009-0034-00" M8 u$ w7 O' i3 K% Z% {
25-0050-0050-0075, v# Y# a- W- I& Q1 R& W/ z, D
5080+0030-0+0062+0032+0032+0002-0010-0040-00, U  O/ ^$ M; m% P4 D
30-0060-0060-00907 ^) o# |8 g) ]/ ]/ p* m4 h
80120+0035-0+0072+0037+0038+0003-0012-0047-0
3 n4 v- k* _& q; o036-0071-0072-01074 M7 P' |8 B' @/ j+ J
120180+0040-0+0083+0043+0043+0003-0014-0054-0
6 p/ _! l% i/ J- U" Z043-0083-0085-0125
8 x2 l2 _; N7 O, ?) H/ w180250+0046-0+0096+0050+0050+0004-0015-0061-0
, M3 `& [7 ?+ H% J5 P3 \050-0096-0100-0143- v) Y7 B( v' S% X7 q0 z( A' s
250315+0052-0+0108+0056+0056+0004-0017-0069-0
& _' K  D2 [. r: b( z: d2 a. i056-0108-0110-0162+ v' B0 R% q. Z- t4 r
315400+0057-0+0119+0062+0061+0004-0018-0076-0
* E5 b. z5 U# C6 O6 ^' n3 ~- m062-0120-0125-0182
. B% T& ^# w5 k400500+0063-0+0131+0068+0068+0005-0020-0083-0
% R7 y9 N# ?! I+ ?, B# n068-0131-0135-0198- f. `2 a& E# r3 ^
500630+0070-0-0022-0092-0145-0215% S) ~2 o5 X" o) P, s! l* y/ f9 C
630800+0080-0-0024-0105-0160-0240% e: `/ j/ u% c3 o
8001000+0090-0-0026-0116-0170-0260
' z/ S; k# u, V8 h( b7 b  j* X10001250+0105-0-0028-0133-0195-0300
! U- `& s# e+ ~* c% I  Y12501600+0125-0-0030-0155-0220-0345
% Y/ C. @3 j9 [( t, z8 d; {# p16002000+0150-0-0032-0182-0240-0390) M0 G* |$ Q0 D5 u! J0 k
20002500+0175-0-0034-0209-0260-0435
* N8 z- j+ |" ?1 C25003150+0210-0-0038-0248-0290-0500
( Q- I1 V. e( h+ s# s資料來源:日本岐阜精機
" s- x! ]; ]+ ?) y0 b0 {塑膠模用模具材料
  H2 V) C- w" T* \7 A5 q: x; P+ M  模具材料的選用是否適宜,對模具的壽命、精度、加工性、價值等有很大的影響。故模具材料的選用一般均依照下列原則:* L  T, J0 [* {* S+ F9 b
容易取得。' ?6 @2 N! I$ F& w, s
機械加工性良好。
, \7 B! K8 e4 o- {6 e' Y. W$ C表面加工性良好。- f5 C$ A- F/ ^% X0 W- t9 i
強度、韌性和耐磨性大。$ l$ k* e9 F- r, W  Y& o
無針孔和沉澱雜質等內部缺陷。
; u) ?! V* k8 g4 G. K)可焊接性。, e5 Q6 t8 z- m0 Y) |4 ~
〉熱處理容易、熱變形少。
9 a, ?7 ]. {! T: U$ p》耐熱性好、熱膨脹係數低。
$ Q* F) ?/ z# A7 k9 N種類及特性- k& \( E4 j+ q
  模具材料的種類很多,在此先將常用的幾種材料作一簡介。# G- Z6 x/ Z$ l2 L* n7 [# p
一般構造用輥軋鋼材(SS)4 `& O* p$ Q9 j: E
  一般構造用輥軋鋼材SS41SS50,價廉而容易取得,但質軟多針孔,因此用於不需強度、硬度的零件,不適用於模板材料。
! R$ P7 I, v/ F! H# r, r* I9 ^  y機械構造用碳鋼(SCSCK)
0 \* O3 j( }# i8 B5 O  機械構造用碳鋼S25CS50CS55C等,價廉而容易取得,加工性也好。S25C用於模具的承板、定位環、豎澆道、襯套、止動螺栓、支持件等,而少用於模板。S50CS55C原則上回火到硬度922HRC,以增其加工性,為標準的模板材料。5 E$ q$ U" P1 M( q4 C7 r" F
  S9CKS15CK的含碳量少,因而質軟,所以需作表面滲碳,淬火成HRC4559的硬度來使用。. D( i2 G4 b) g; ?$ F# `
碳工具鋼(SK)
( p; d- `  b2 L  碳工具鋼有SK3SK5SK7等,含碳量為06%以上的高碳鋼,其淬火硬度是SK3SK5HRC5060SK7HRC5055H此類鋼材耐磨耗性優良,且為較價宜的工具鋼,用於有滑動部份需高硬度和耐磨耗性的零件,如導銷、襯套、頂出銷、復歸銷等。5 L. h0 i6 v/ c* K; M1 D
合金工具鋼(SKSSKD)/ ]+ B! t  X' X' y- `
  常用的合金工具鋼有SKS2SKS3SKD11SKD61等。SKS2SKS3是碳工具鋼加鉻、鎢增加淬火性、耐磨耗性,用於特別要求硬度與耐磨性的成形模板,其硬度HRC5560SKD11SKD61是添加釩取代SKS的鎢,其淬火性與耐磨耗性優於SKS,且淬火應變小,其硬度SKD11HRC5560SKD61HRC4551,但SKD61的耐熱性、韌性都優於SKD11
# Y- U6 {* C( _: m. u% A  s高速鋼(SNC)
: b9 P9 V# g2 B1 E3 i% t5 S  此處的高速鋼是指SKC2SNC3的鎳鉻鋼,係為碳鋼加鎳和鉻,增其韌性與淬火性,回火硬度為2230HRC,用於成形模板。
  O$ o6 c. X% z1 }* ^2 r鎳鉻鉬鋼(SNCM)
- `+ V2 A! Z& g2 _  鎳鉻鉬鋼SNCM2是淬火性,耐磨性耗性均好,尤其是強度、韌性特別好的鋼材,其用途與高速鋼相同。. g) @  I. v) y5 v4 p
鉻鉬鋼(SCM)4 @( ^# ]0 S! c1 l- a3 p
  鉻鉬鋼SCM3SCM4是碳鋼加鉻,鉬的構造用鋼,其強度、韌性優於碳鋼,其價格較SNCSNCM便宜。
! @# B& V1 f  c5 ]鋁鉻鉬鋼(SACM)& _/ S9 I" i; m- r. y1 _; p8 ~3 b
  鋁鉻鉬鋼SACM1經氮化處理(氮化層硬度為HRC67)耐磨耗性很高,用於要求硬度和耐磨耗性的滑動部份,如頂出銷等,鋼材本身硬度為HRC20302 Q" P0 W0 n5 K/ l3 l' j! b
軸承用高碳鉻鋼(SUJ)
. [' f# H0 \! U# N( g  n  軸承用高碳鉻鋼SUJ2為軸承用的鋼材,耐磨耗性、淬火性均良好,其硬度為HRC5560,用於滑動部份需有相當的硬度和耐耗性。
) h5 J4 I1 v- J9 }3 H# e( u(圖1)正常化圖解) r& w% D6 K" p/ u- L2 X+ z
(圖2)退火之圖解" g$ s. q+ W4 \; p9 b$ i
不鏽鋼(SUS)
/ M5 g: z8 e* L' M* J  如PVC的塑料,需用耐蝕性高的模具材料,可以增加鉻量,減少碳量的耐蝕性不鏽鋼SUS來製造。! x0 \9 T6 {* h; `6 K- F; w
.11鈹銅合金
. W( H8 T7 l; n% V) n; r. B0 l  含鈹25%,含銅975%的鈹銅合金,常用來製作形狀複雜的公模或母模。其製作的方法是將熔融的合金注入模型內,然後一直加以壓力直到冷卻為止。
8 D' @3 [9 M1 h5 T5 I  表一為塑膠模各構件最廣泛應用之材料,及其熱處理狀態及使用之硬度。表二為構造用的合金鋼的化學成份及機械性質。表三為表二所列的模具材料的的特性、用途及使用的場合,此三表可供學習查考,以選取最適用的模材。: }+ b5 v0 j8 U, q
熱處理
, F7 H  i7 g# N* ]. e  鋼材經適當的熱處理可顯著增加硬度、強度、韌度、耐磨耗性等機械性質。施行電鍍作表面處理,模具精度提高、表面光亮,使脫模更順利,成品表面光度增加。因此欲模具壽命延長、品質提升,除了事先預選適當的模具材料外,對於加工後,模具的熱處理方法的選定也極其重要,以下分點說明。% x6 I+ a( k& u1 ^
正常化
* r& w7 X! y( |, ], C  此項熱處理旨在消除鑄造、鍛造、輥軋等高溫高壓處理所產生的粗晶組織,並將加工所生的內部應力消除。其方法為將工作加熱到變態點AC3ACm點以上30°50℃的溫度後,使之在空氣中自然冷卻,如圖1所示。使用大型構造用鋼,在材料經鍛造成模型後,再施以正常化處理。
) u0 }) \8 k) `, |! \# b退火9 a/ S' j9 d0 L& Z0 [
  退火是為了使鋼料軟化,調整結晶組織,除去內部應力。其方法為加熱到AC3AC1變態點以上30°50℃,保持適當時間後,在爐中或灰中冷卻,如圖2所示。模具材料退火處理有兩種方式。5 d/ A) [, X7 A8 d" C. W
消除應力退火, q/ w- D/ C) l. D+ I& f
  目的在除去加工所引起的內部應力。適用於粗切削、中切削或需淬火的模具零件。因淬火時麻田散鐵變態所生的應力將加大,除非先行實施退火消除內部應力,否則將造成巨大的應變,而致淬火罅裂、翹曲。即使不淬火的零件,若經大量粗重切削,不經此項處理的話,也將因加工應力的殘存,而終致尺寸的精度改變或發生翹曲。
* o1 X: W* v2 H# c% ~" V8 j球狀化退火  b; |" {) A2 r2 O
  目的在改善加工性,增加韌性,防止淬火罅裂,使鋼中的碳化物變成球狀組織。
, M/ {  v5 D  @7 U' p( l淬火
% m2 O" z( @1 k& |# K. ]  e2 l  淬火的目的是為了將鋼硬化、增加強度。其方法為鋼材加熱到AC3AC1變態點以上約30°50℃,保持適當時間後,使它在淬火液中急速冷卻,而產生高硬度的麻田散鐵組織,如圖3所示。模具零件常用的淬火方法有下列三種。! p& H% l1 d0 v( I" L
(圖3)淬火之圖解2 J; S  f# E& \4 `
普通淬火
$ }# m8 l8 c! N  加熱到變態點以上的溫度後,在水或油中急冷以得麻田散鐵組織。此方法,加熱必需防止過熱及氧化脫碳的現象發生。對於壁厚不均的模具,將會有加熱不均勻。由於各部份的度差發生熱膨脹差,致影響變態點,引起變態差,而致淬火罅裂。因此為了達到均勻加熱,最好用鹽浴或惰性氣爐。
/ w$ O, K: O9 Q. b8 l3 v; e  氧化、脫碳之防止可採用鹽浴爐或可調整的隋性氣爐。熱處理變形的防止,宜使用淬火溫度低,自硬性大,有氣冷程度的淬火鋼。含大量鉻、鎳的合金鋼、高速鋼具有此一空氣中冷卻而硬化的特性,對於加工後再行熱處理的模具、精度、形狀能保持而不致變形,精密度失掉。  k5 a8 L4 ~7 Y1 O7 U: \' U6 Y
麻淬火(marquenching)! k3 ^7 Q: q* m' k
  如圖4所示,將待處理的材料加熱到淬火溫度後,投入於溫度為Ms(冷卻時由沃斯田鐵轉變為麻田散鐵的開始溫度)的熱鹽浴中,待材料的溫度成為均一後,取出氣冷,緩慢引起麻田散鐵變態、材質變硬,不致發生淬火應力及罅裂,最後再施行回火處理。% ]/ e$ {! q2 f; B; z! E, ~! Y
麻回火(martempering)- P8 e  T' N4 U% b+ H
  如圖5所示,將材料加熱到淬火溫度後,投入於溫度為Ms點及Mf(冷卻時由沃斯田鐵轉變為麻田散鐵的終了溫度)間的熱鹽浴內淬火(100200℃),長時間保存恆溫,直到變態終了,然後空冷。利用此法淬火者,麻田散鐵自行回火,淬火應力消除,衝擊值得以提高,韌性較回火處理者強。工業界一般皆不等待到恆溫變態終了,即行撈出,如圖示,而後段則採氣冷回火。8 B0 g6 D; G: y6 e2 d5 ~
回火
2 O8 `$ E6 ?1 ?; H, E8 t; X  淬火後的鋼雖然強度大硬度高,但是很脆。假如淬火鋼加熱到A1變態點以下的適當溫度時,不但可以除去淬火鋼的內部應力,又能調節硬度得到適當的強韌性,這種處理叫回火。依照回火之目的,可分為低溫回火與高溫回火兩種。
  A7 r" y0 I; Q! `; N* j低溫回火4 o: X+ o+ M2 @* i$ ?3 _9 l
  適用於淬火硬度需要相當高的情況下,將高碳鋼加熱於溫度約200℃的低溫,目的應於消除淬火所產生的內部應力。殘留的沃斯田鐵組織不易產生變化,可維持相當高的硬度。0 Y/ K" q( ^# v/ U$ g- \
高溫回火
( H4 y" @$ m. y- G- H  適用於構造用鋼,將其加熱在溫度500℃600℃之間使其組織變為有韌性的糙斑鐵。此時可兼顧鋼材的韌度和硬度。
+ {  K/ V9 Y( Q/ X& N( P(圖4)麻淬火之圖解
9 y4 O* \* x6 S8 }: r5 D* `  U" c(圖5)麻回火之圖解6 Z4 C4 f9 h$ n' N8 |$ U6 j
(圖6)回火與機械性能之變化
* O, h: ]! {5 v3 @5 n: r0 J  圖6為含碳量為045%的中碳鋼,在不同回火溫度下的機械性質。2 h5 Q2 I$ ^  ~. Q) f5 s) Q- _6 Y3 [
  對於施行一次回火,不能得到滿意的機械性質的鋼料如高合金鋼及高速鋼,可施行23次的返復回火。
$ W6 n4 H) N# k8 p! q6 e表面處理9 E0 q( B+ W' d1 c& l7 C2 ^
  表面處理是指以加熱或化學處理的方法,使鋼料表面增加硬度到達某一深度。其方法有滲碳、高週波及火焰淬火、氮化及電鍍。分別敘述如下。8 x1 d; {3 y, b3 x+ A: N9 ?
滲透淬火
% h4 ?% F# c9 q! ~# Y: |  低碳鋼或表面淬火鋼(低鎳鋼、低鎳鉻鋼等低碳合金鋼)在適當的滲碳劑中加熱,使表面起滲碳到某一深度,使成高碳的狀態的表面硬化法。在滲碳劑中以850900℃加熱810小時,則鋼料表面起滲碳約2mm的深度。滲碳完後再施以淬火處理,使滲碳部份硬化。若有不想滲碳的部份,可預先鍍銅以防止。一般滲碳劑可分為固體滲碳、氣體滲碳與液體滲碳等三種。$ E+ m2 [" f* s1 {4 U9 n9 v) |) Z
固體滲碳的滲碳劑使用木炭、焦炭等固體。以木炭粉為主,加入2030%的碳酸鋇、碳酸鈉等促進劑。! w2 [2 K: j' J4 p6 n: K. a% c
氣體滲碳的滲碳劑為氣體,主要為一氧化碳或甲烷碳化氫,滲碳濃度容易調節,可使滲碳均勻。滲碳能力大,不只表面,連心部也可均勻滲碳。& [3 M' d4 h7 g
液體滲碳的滲碳劑為溶融的氰化物,將鋼加熱到AC1變態點以上而滲碳。通常薄層硬化是濃度較高的氰化鈉鹽浴中作低溫(850900℃)處理,而厚層硬化以濃度較低的氰化鈉鹽浴作高溫(900950℃)的處理。
' p6 `4 ~' W; I7 A1 d6 N( f高週波硬化
: I. d, [& T) A: @+ b1 w& P  藉高週波感應電流將鋼料表面急熱,在到達淬火溫度後,用適當的冷卻劑急冷,稱為高週波淬火。主要用於需具強韌及耐磨耗的機械性質的模具零件,如導銷、復歸銷、斜銷等等。含碳量0405%的碳鋼,或合金鋼皆適用於本方法。0 W+ l2 f* m% Q5 f
火焰淬火. \* P5 G" z% m* x$ r
  以氧氣-乙炔火焰將鋼料表面急速加熱到淬火溫度,再以水急速冷卻而使表面硬化。本方法的特色在於只將外周表面淬火硬化,因此淬火應變小,可應用於各種形狀及大小的鋼製品。淬火方法大致分別有兩種。: d* _0 x5 B+ F: a
全面同時淬火法
9 ^  E: I( a& U" `: z& g0 y- Y  適用於較小面積的處理。全面同時加熱,然後對此加熱到淬火溫度的面進行冷卻以硬化之。
( P- K2 d- ^. r5 i移動淬火法7 u  o' g% z5 p3 E; a5 U
  大面積不適宜用全面同時淬火法,乃改用順序移動加熱及冷卻的組合吹管,以行加溫冷卻全面積。也可應用於不易全面淬火的模具的局部淬火、零件的磨擦面,可增高耐磨性,延長模具壽命。
! b" I- G4 x" C# ?$ L/ Q氮化% ~. ?* \) ~8 A; s
  氮化是在氨氣或含氨的媒體中加熱,增加氮含量而將鋼表面硬化的方法。加熱溫度高時,硬度減低,但氮化深度加深。氯化時間取決於所需氮化深度,大約是50小時05mm,標準是100小時07mm。鍍錫或鍍鎳的部份,可以防止氮化。
. \* a/ K7 B1 W. r  氮化用鋼,其標準成份大約是碳035045%、鋁1013%、鉻1318%、鉬05%以下,此時的氮化溫度500500℃,表面硬度為HRC6770,為一非常硬的氮化層。
1 v( ?* a6 o/ N6 ~  e# Z  氮化法依其媒劑可分為氣氮化、液體氮化、軟氮化(低溫鹽浴氮化法)
- C' c9 T1 H! i氣體氮化法
8 R* D+ K6 g  _/ t: \$ n9 F% ?- P, h# ~  被處理的料件裝於氮化箱內,放入於爐中,通入氨氣,溫度為500550℃左右,氮化時間為50100小時。此種方法為低溫處理,使熱處理變形接近於無。% X; z( g6 E% p, L( v% L/ R
液體氮化法3 r" P6 E$ n8 e/ [; H; w# k
  液體氮化法與液體滲碳法之不同點,在於本法是在AC1變態點以下加溫而滲碳法卻在AC1以上,且本法所用之鹽浴含較高的氮量而較少的碳量。將氰化鈉鹽與氰酸鹽和碳酸鹽適當混合,加溫到560℃,將料浸入約23小時,即可形成薄層的氮化層,可增耐磨耗性,防止燒焦及耐疲勞性。
' g" ], X' h- Q; N7 _. x6 V9 Y) D軟氮化法( a1 C* k* y4 t! e; g" g
  此種方法使用於氰化鉀(KCN)等的鹽浴槽中,溫度在520570℃的低溫。其處理與液體滲碳法相同,唯溫度較低,且其硬度約只為氣體滲氮的一半,故稱為軟氮法。氮化時間較氣體氮化法為低,約12小時。此種方法處理的低碳鋼、中碳鋼其硬度增加有限,約可達到HRC5359。但其耐磨耗性與耐疲勞性顯著增加。$ d, I: S6 K" k& c2 m
離子氮化法(Iron-Nite)
' T0 [) w1 x% I' n3 R* i  為了改進氣體氮化法(硬氮化),處理時間長、效率低,最外層的氮化物很脆等缺點。德國的Berkard berghaus發明離子氮化法。離子氮化法首先企業化的是西德的KlocknerIononGmbh。其方法是將待處理的工作裝入電氮化爐內(7),首先將爐內排氣至10-210-3T後導入N2氣體(N2+H2混合氣體),使爐內保持所需要之處理氣壓(通常10-410Torr)。以爐本體作正極,處理工作作負極,將兩極間施加500V1000V的直流電壓,爐氣便因輝光放電而電離化(即氣體被離子化而成正離子向負極的處理工作表面衝擊),處理工作表面受到加熱,同時氮化也因此而進行。
. L! h6 r) C) ]+ Z* X& R(圖7)離子氮化裝置構成概略圖- p! b. S  ~% E/ _' o: V3 [
(圖8)離子氮化之處理循環
0 o2 n$ z. ^; ~3 e% }; B7 ]) l  處理溫度與一般的氮化溫度一樣,通常在480℃570℃的溫度範圍內。溫度的控制係以輻射高溫計測定溫度而以電流值控制之,表面氮氣濃度可改變爐內充填的混合氣體(N2+H2)的分壓比而調整之。參圖8離子氮化之處理循環。5 h" |/ `& ?( I- ^# ^, d
  參圖9,可知硬化的反應程序,是由於在正負兩極間的高電壓,會使氮氣爐產生輝光放電,在
7 h6 |1 T: b" f(圖9)離子氮化之反應程序
- y- K$ ^& `7 Q(圖10)離子氮化處理後各種材料的硬度分佈曲線
6 H+ j9 H6 a- X) [- w& ^10()
# G6 V  K- g' ^; A1 ~電離氣中生成之氮離子便向工作表面快速衝撞,動能轉變成熱能,造成溫度上升。這時由於對氮離子的衝擊及飛濺(spattering),所產生的排斥作用,FeCO等元素由工作表面被打出來,飛散出來的Fe在放電的電離子中與N離子結合而形成Fe-N的氮化鐵。Fe-N的氮化鐵由於附著作用而附著於表面上,N便向最外層擴散侵入。即最外層的化合物層由於擴散順序發生FeN→Fe2N→Fe3N→Fe4N等組織變化而產生氮化作用。最外層由離子衝擊作用Fe不斷地飛散出來繼續形成氮化物,成為氮氣供應的輸送源而促進氮化的進行。, ]8 c$ l; I% C: A) `! \
  離子氮化的特點為處理溫度低,處理的工件變形小又無公害問題,為最新最進步的表面硬化法。其可處理的材料除了碳鋼、模具鋼、工具鋼、氮化鋼、合金鋼、高速鋼外,過去認為難以處理的不鏽鋼、鈦、鈷等利用本法已能實施良好的表面硬化。參圖10可知經過IN.處理的材料,可得到極高的表面硬度,並可獲致極優良的耐磨耗性、耐疲勞性、耐蝕性及耐剝離性。+ L9 x" \5 ~0 q- g' O% l( j. q# ~
電鍍) y7 e4 m4 M5 z" F0 W5 `
  電鍍是在模具表面被覆其他金屬,以增加表面光度、提高表面硬度,增強耐蝕性的表面處理,以下分述之。; A! t8 c" D  R, s' m2 b$ k: D
鍍硬鉻
! O4 I& H6 A9 x' x. K  將模具欲鍍的部份浸入於無水鉻酸為主的電解液中,通以電流,鉻析出而附著於模具表面。鍍層比普通鍍層厚,約001002mm,硬度HRC6770。使用本處理增進下列優點。罅脫模良好。鍍硬鉻表面光滑如鏡,脫模非常順利。
0 V5 m: t$ d$ R8 j) k舐鍍層表面硬,耐磨耗性佳,不易刮傷,硬度高達HRC6770! k4 a' F% M% c# u3 A" ]8 ?
竺對鹽酸、稀硫酸以外的化學品有良好的耐蝕性。4 c( ~* e( W7 {3 t; f& h
竽鍍鉻面有精美的光輝,模具凹穴經此處理,所射出的成品也能具備精美的光澤,提: D# }& \& v( g
升產品價值。$ F% s' F- c/ ~$ M/ O* T' t9 b
無電解鍍鎳9 `: L* p, u2 a! M
  此法不經電解作用,不像上法,乃純粹的化學方法施行鍍著。鍍著經由附著於模具上的觸媒劑的作用,使鎳被還原,而形成表面鍍著層。此種鍍著的特性為:+ N: R& \, b" R
罅不致發生電鍍的鍍層厚度差,為一較均勻的鍍著法。
0 M. ]2 G8 Y9 C/ W舐表面不生針孔,光滑而硬。鍍層硬度HRC49,經熱處理更可提高HRC6467
% [0 C3 m0 _9 K4 N9 N/ k) J5 }竺密著性良好,不易剝離。4 V7 D6 `: \3 U' {  M- k
竽耐蝕性良好。

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