随着模具工业的快速发展,模具寿命显得越来越重要。模具失效的主要原因是由于模具材料表面性能不高而引起的,所以,研究先进的表面改性技术对于提高模具的使用寿命,节约成本,提高生产率有着十分重要的意义。TD(Thermal diffusion)处理技术就是一种先进的表面改性技术。 本文通过硼砂盐浴实验来研究TD处理工艺,利用X射线衍射技术(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析仪(EDX)和图像分析系统(Image-Pro)研究了TD处理试样表面覆层的物相结构和形貌的变化,并利用理论分析方法对碳化钒层形成过程的热力学和动力学进行了初步研究。 对盐浴成分和处理工艺进行的研究,表明:合适的盐浴成分为硼砂占81%～83%,钒铁占14%～15%,硅铁占3%,最佳处理时间为4小时,Cr12MoV钢最佳处理温度为1000℃,T10钢最佳处理温度是950℃。研究还表明:还原剂的含量对碳化物层的相结构有一定的影响;盐浴时间的长短对碳化物层的厚度也有一定的影响。 对TD处理试样进行性能的研究,表明:TD处理覆层具有超高的硬度,可达到3200HV,较好的耐磨性、耐蚀性及400℃以下具有较强的抗氧化能力。 对碳化钒层形成过程的热力学和动力学的研究,表明:在给定条件下,通过计算,碳化钒形成的自由能△G小于零。同时建立了碳化钒生长的宏观动力学模型,认为碳化钒层的生长是靠盐浴中的钒原子和基体中的碳原子扩散和反应的结果。