葛志強(qiáng)，韓月琴，陳運(yùn)海，路晶平

目前，高強(qiáng)度鋼車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為發(fā)展趨勢，通過對車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，既能改進(jìn)車輛性能，又能顯著減輕車身質(zhì)量。經(jīng)過幾年的發(fā)展，高強(qiáng)度鋼已經(jīng)在重型礦車及公路自卸車的廂體、半掛車的大梁、橫梁、欄板等部件上得到廣泛應(yīng)用。

作為輕量化最佳手段之一的高強(qiáng)度鋼，其高強(qiáng)度給冷作模具使用帶來了挑戰(zhàn)，尤其在成形模的使用上，在使用過程中易使模具表面拉傷，同時(shí)也使工件表面出現(xiàn)拉毛現(xiàn)象，拉毛刻痕不僅影響涂裝質(zhì)量和外觀，且易產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而影響車身壽命。比如半掛車波形板模具，在壓制高強(qiáng)度鋼板的過程中，經(jīng)常出現(xiàn)模具表面拉傷現(xiàn)象，造成工作停止，待使用磨石將模具拉傷面進(jìn)行拋光后方可再進(jìn)行工作，給生產(chǎn)組織帶來諸多不便。

1.TD處理技術(shù)原理

20世紀(jì)70年代日本豐田汽車中央研究所開發(fā)了TD處理技術(shù)，即金屬碳化物擴(kuò)散覆層，我國稱為熔鹽滲金屬。該技術(shù)是在一定的處理溫度下（一般是850～1050℃）將工件置于硼砂熔鹽及其特種介質(zhì)中，通過特種熔鹽中的金屬原子和工件中的碳、氮原子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，擴(kuò)散在工件表面而形成一層幾微米至二十余微米的釩、鈮、鉻、鈦等金屬碳化層。該覆層具有極高的硬度，硬度可達(dá)3200HV左右，具有極高的耐磨、抗咬合、耐腐蝕等性能，覆層致密、光滑，與基體冶金結(jié)合，可進(jìn)行多次反復(fù)處理，是目前解決上述冷成形模具拉傷問題最有效而經(jīng)濟(jì)的辦法，可提高工件壽命數(shù)倍至數(shù)十倍，具有極高的應(yīng)用價(jià)值。

2.TD處理工藝流程

TD處理周期一般為3天左右，工藝流程為：前處理（拋光、預(yù)熱、攪拌）→回火→清洗→檢驗(yàn)→TD處理（熔融鹽浸漬）→淬火→調(diào)整公差→后處理。預(yù)熱的目的是防止模具的變形、尺寸變化及裂紋產(chǎn)生，小件模具的預(yù)熱溫度為520℃，較大模具的預(yù)熱溫度可適當(dāng)提高。預(yù)熱要充分，但要確保表面不產(chǎn)生氧化層。TD處理溫度900～1030℃，在此溫度范圍內(nèi)都可形成TD滲層，浸漬時(shí)間根據(jù)模具材料來選擇，原則上小模具為7～8h，大模具12～14h，可根據(jù)情況酌情調(diào)整。在完成熔融鹽浸漬后，將模具進(jìn)行鹽浴淬火，在500℃的鹽浴中冷卻，需要注意從熔融鹽浴到淬火鹽浴中的速度要快，以防止移動(dòng)中的TD滲層氧化。經(jīng)過一段時(shí)間冷卻后將模具件吊出，緩冷至60～70℃，淬火工序完成。測定模具表面溫度，60～70℃時(shí)必須立即回火。

3.TD處理后的力學(xué)性能

經(jīng)過TD處理后，高強(qiáng)度鋼的力學(xué)性能將會發(fā)生變化。

（1）耐磨性強(qiáng)于硬質(zhì)合金。

（2）耐剝離性強(qiáng)于氣相沉積鍍層（PVD、CVD、PCVD）、鍍硬鉻。

（3）硬度強(qiáng)于硬質(zhì)合金，硬度高達(dá) 2500～3600HV，從高溫狀態(tài)降到常溫時(shí)，可以恢復(fù)到原常溫性能。

（4）耐蝕性強(qiáng)于不銹鋼。

（5）抗氧化性強(qiáng)。

4.TD處理應(yīng)注意事項(xiàng)

（1）TD處理的模具材質(zhì)需為wC>0.3%的鉻鋼材料，經(jīng)過近幾年的摸索和應(yīng)用，對于冷作模具鋼推薦使用下列材料：

國內(nèi)牌號：Cr12Mo1V1、Cr12MoV、Cr5Mo1V。

日本牌號：SKD11、SLD、DC53。

美國牌號：D2、A2、D3。

適用于TD處理的冷作模具鋼牌號對照見附表。

（2）TD處理前模具工作面表面粗糙度要求：Ra≤0.8μm。

（3）熱處理要求：TD處理前必須進(jìn)行淬火。

（4）TD處理前需要對尺寸、基體硬度、材質(zhì)、外觀缺陷進(jìn)行確認(rèn)，需檢查是否有裂紋。

（5）受TD處理設(shè)備和成本的限制，國內(nèi)大部分TD加工企業(yè)只能處理500mm×1000mm以內(nèi)的模具，超過這個(gè)尺寸的必須采取分鑲塊結(jié)構(gòu)。

5.TD處理技術(shù)的應(yīng)用

由于其卓越的強(qiáng)化效果，TD處理技術(shù)廣泛應(yīng)用于解決各類磨損所引起的模具與工件或工件與工件之間的拉傷及磨損超差的問題。其中因咬合或黏結(jié)而引起的拉傷或拉毛問題，TD處理是目前世界上最好的解決方法之一。如果沒有TD處理技術(shù)，模具與工件的拉傷問題很難解決，圖1為我司TD處理后的模具加工出的某典型工件。

由于TD費(fèi)用較高，一般在轎車和商用車等高附加值零件加工模具中應(yīng)用。隨著高強(qiáng)度鋼在專用車上廣泛應(yīng)用，為了改善產(chǎn)品品質(zhì)和提高模具壽命，TD處理技術(shù)逐漸為專用車制造廠家所接受，并在拉深、彎曲、翻邊、冷鐓、沖裁、冷擠等模具中得到應(yīng)用，TD處理后的模具塊如圖2所示。

6.TD覆層模具維護(hù)和保養(yǎng)

TD覆層處理的模具需要精心維護(hù)，悉心保養(yǎng)。每沖壓生產(chǎn)一批零件后要對模具進(jìn)行清洗，特別是拉深成形類模具，要將模具凸模、凹模、壓料圈拆開，用熱水沖洗，清除油污、鐵屑等異物，并用壓縮空氣吹干，避免生銹，經(jīng)清洗過的模具在下次使用時(shí)，不僅能有效保證沖壓件的生產(chǎn)質(zhì)量，最為重要的是有效保證TD覆層不被破壞，提高模具的使用壽命。

不同國家冷作模具鋼推薦牌號對照表

7.結(jié)語

目前TD處理技術(shù)已在我公司許多的成形、沖裁等冷作模具上得到應(yīng)用，通過實(shí)踐證明，TD處理會大大提高模具表面的耐磨性和母材的韌性，在一般條件下和普通模具相比，其使用壽命要提高8倍以上，同時(shí)會降低產(chǎn)品的不良率10%以上，也節(jié)約了反復(fù)修模、裝模的次數(shù)。

圖1 TD處理后的模具加工出的工件

圖2 TD處理后的模具塊