1．表面形變強(qiáng)化技術(shù)
隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于模具使用性能提出了更高的要求。努力縮短模具的生產(chǎn)周期，提高模具的質(zhì)量，延長(zhǎng)模具壽命，直接或間接帶來的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益是難以估量的。材料和熱處理是影響模具質(zhì)量、性能和使用壽命最重要的內(nèi)在因素，60%模具的早期失效是由材料和熱處理的因素造成的。為了提高模具的強(qiáng)度及模具的耐磨性，充分挖掘模具材料的性能潛力，延長(zhǎng)模具服役壽命，采取了許多有效的措施。從節(jié)約能源、節(jié)約資源、充分發(fā)揮材料的性能潛力，獲得特殊性能和最大技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，發(fā)展和應(yīng)用表面強(qiáng)化工藝技術(shù)是提高模具使用性能和壽命的極重要的發(fā)展方向，噴丸強(qiáng)化就是其中的一種經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便而有效的模具表面處理工藝方法，值得大力推廣。下面主要以噴丸為例子來闡述其應(yīng)用情況。
1）模具噴丸及作用
噴丸強(qiáng)化是借助于硬丸粒，高速、連續(xù)打擊金屬表面，使其產(chǎn)生強(qiáng)烈的冷作硬化。通過噴丸可以明顯改變金屬表面的應(yīng)力狀態(tài)、顯微硬度、表層的微觀形貌和相成分，從而提高模具的疲勞強(qiáng)度、抗沖擊磨損及抗應(yīng)力腐蝕性能。噴丸還可改變模具的表面粗糙度，并有效地去除電火花加工而產(chǎn)生的表面變質(zhì)層。
噴丸強(qiáng)化方法簡(jiǎn)單易行，節(jié)約能源，適用于落料模、冷鍛模、冷鐓模和熱鍛模等以疲勞失效形式為主的模具，如鍛模服役時(shí)，要經(jīng)受彎曲和熱膨脹，常發(fā)生因局部屈服而導(dǎo)致顯微裂紋，噴丸處理產(chǎn)生壓應(yīng)力能推遲顯微裂紋的形成，從而延遲發(fā)生模具龜裂。
噴丸過程就是大量彈丸噴射到零件表面上的過程，而彈丸噴射到零件表面上猶如無數(shù)小錘對(duì)表面錘擊，因此，金屬零件表面產(chǎn)生極為強(qiáng)烈的塑性變形，使模膛表面產(chǎn)生一定厚度的冷作硬化層，稱為表面強(qiáng)化層，此強(qiáng)化層會(huì)顯著地提高零件在高溫和高應(yīng)力工作條件下的疲勞強(qiáng)度。
2）噴丸模膛的表層變化
模膛表面形成的強(qiáng)化層之所以會(huì)改善模具的疲勞性能，其原因是在強(qiáng)化層內(nèi)有著完全不同于基體（即模體）的應(yīng)力狀態(tài)及組織結(jié)構(gòu)，一般地說零件疲勞強(qiáng)度的提高與表面強(qiáng)化層內(nèi)表面層的宏觀殘余應(yīng)力、表面層的微觀應(yīng)力和表面層的微細(xì)嵌鑲組織有關(guān)。
（1）宏觀殘余應(yīng)力。適當(dāng)?shù)摹⒎植己侠淼臍堄鄩簯?yīng)力可以提高疲勞強(qiáng)度和抗應(yīng)力腐蝕能力。從而延長(zhǎng)零件和構(gòu)件的使用壽命；而不適當(dāng)?shù)臍堄鄳?yīng)力則會(huì)降低疲勞強(qiáng)度，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，失卻尺寸精度，甚至導(dǎo)致變形、開裂等早期失效事故，所以零件部件中的殘余應(yīng)力對(duì)其疲勞強(qiáng)度、抗應(yīng)力腐蝕能力、尺寸穩(wěn)定性和使用壽命有著十分重要的影響。噴丸可改變應(yīng)力分布狀態(tài)，使模膛表面形成一條很寬的壓應(yīng)力分布帶，從而可極大地提高疲勞強(qiáng)度和模膛的實(shí)際承載能力。
噴丸強(qiáng)化是行之有效、應(yīng)用廣泛的強(qiáng)化模具表面的手段，模具噴丸的強(qiáng)化機(jī)理是彈丸流的撞擊使模具材料發(fā)生塑性變形，從而導(dǎo)致冷作硬化；彈丸流的撞擊改變了表面殘余應(yīng)力的狀態(tài)和分布，使模具材料表層和次表層產(chǎn)生很大的殘余壓應(yīng)力，而噴丸產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力又是強(qiáng)化機(jī)理的重要因素。
（2）表面層的微觀應(yīng)力。噴丸處理后模具的表面硬度增加，距表面越近，效果越明顯，噴丸造成的模具表面硬度增加是由于表層組織形變強(qiáng)化及殘余壓應(yīng)力值增大的綜合結(jié)果。
（3）表面層的微細(xì)嵌鑲組織。噴丸還能促使模具表層的組織發(fā)生轉(zhuǎn)變，即殘余奧氏體誘發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，并且能夠細(xì)化馬氏體的亞結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高模具表面硬度和耐磨性，從而延長(zhǎng)模具的使用壽命。
3）噴丸機(jī)和噴丸工藝參數(shù)
噴丸機(jī)有氣動(dòng)式噴丸機(jī)和離心式噴丸機(jī)之分。氣動(dòng)式噴丸機(jī)是由空氣壓縮機(jī)供給的壓縮空氣通過噴槍時(shí)造成負(fù)壓將彈丸吸人并高速噴出噴嘴，形成彈丸流噴射的零件表面。噴丸機(jī)中還有一個(gè)使零件運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，能保證噴丸的均勻性和有一定的覆蓋范圍。噴丸強(qiáng)化主要要控制好噴丸強(qiáng)度，任意給定的噴丸操作條件都存在一個(gè)確定的噴丸強(qiáng)度，但要確定這個(gè)噴丸強(qiáng)度需要進(jìn)行弧高度曲線的測(cè)定。
弧高度曲線測(cè)定的是在其他的噴丸強(qiáng)化工藝參數(shù)不高的條件下，同一類型的試片分別各自接受不同時(shí)間的噴丸，由此獲得一級(jí)弧高度值隨噴丸時(shí)間（或噴丸次數(shù)）變化的數(shù)據(jù)，由這組數(shù)據(jù)來繪制的弧高度值與時(shí)間的關(guān)系曲線。
2．模具的涂鍍層改性技術(shù)
1）鍍硬鉻方法在一部分模具的表面強(qiáng)化中占有重要地位。它具有鍍層摩擦系數(shù)小、硬度高（1100HV左右）、應(yīng)用簡(jiǎn)便、可反復(fù)處理的優(yōu)點(diǎn)。但要注意，如果鍍層厚度選擇不合理，就會(huì)造成模具過早損壞。在模具承受強(qiáng)壓或沖擊時(shí)，鍍層容易剝落，造成模具過早損壞。所以冷鐓模和沖裁模不可使用鍍硬鉻，它只適合于加工應(yīng)力較小的壓彎和成形等模具。
2）鍍鎳磷合金
將經(jīng)過預(yù)備處理的工件浸入含有鎳鹽、還原劑和其他添加劑的溶液中，便會(huì)在工件表面發(fā)生自催化還原反應(yīng)，使溶液中的鎳離子還原為金屬，并沉積在工件（模具）表面上形成鍍層。如果采用次亞磷酸鈉作為還原劑，所得到的鍍層實(shí)際上是磷含量為3%～5%的鎳磷合金。鎳磷合金鍍層的化學(xué)穩(wěn)定性高，孔隙率低，耐蝕性優(yōu)于鉻鍍層。同時(shí)，鍍層表面光滑，對(duì)鋼的摩擦系數(shù)較小，且潤(rùn)滴性良好，使模具脫模容易。化學(xué)鍍鎳磷合金可用于冷作模具和塑料模具的表面防護(hù)，可提高表面的耐磨性、耐蝕性和抗咬合性能。
3）化學(xué)氣相沉積
根據(jù)化學(xué)沉積原理進(jìn)行表面被覆的方法稱為化學(xué)氣相沉積法，簡(jiǎn)稱CVD。將需要滲層的模具工作零件在真空中加熱到1000℃左右，然后通往TiCl4、H2、CH4等反應(yīng)氣體，氣體遇到高溫的工作表面，在高溫作用下可生成TiN、TiC等化合物，并牢固地粘附在模具零件表面，形成超硬涂層。由于必須通氫氣使反應(yīng)爐冷卻，因此在一般情況下，被處理零件很難直接淬火，需在CVD處理之后再在真空爐或氣體爐中進(jìn)行加熱淬火處理。工件要兩次升到高溫，因此要特別注意模具零件的變形。由于TiN、TiC硬度高，并且與被加工的鋼材親合力差，所以即使在苛刻的條件下進(jìn)行塑性加工，也能防止模具的損傷和出現(xiàn)咬合現(xiàn)象。
CVD是用化學(xué)方法使反應(yīng)氣體在基礎(chǔ)材料表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成覆蓋層（TiC、TiN）的方法。通常，CVD的反應(yīng)溫度在900℃以上，覆層硬度達(dá)到2000HV以上，但高的溫度容易使工件變形，沉積層界面易發(fā)生反應(yīng)。發(fā)展趨勢(shì)是降低溫度，開發(fā)新的涂層成分，例如，金屬有機(jī)化合物CVD（MOCVD），激光CVD（LCVD），等離子CVD（PCVD）等。
