3.4 盐浴渗铌

随着工业的发展，对工模具材料的性能提出了更高的要求，渗铌可以更多地提高工模具表面的硬度，可用于各种模具、部分刀具的表面强化，模具经渗铌以后的使用寿命可以提高至几十倍。

渗铌有3种方法：固体法、液体法和气体法。国外报道的气体渗铌方法较多，而国内多用液体法。

1.渗铌设备、渗剂及工艺

盐浴渗铌可在坩埚电阻炉中进行，坩埚可用5mm厚的不锈钢板焊制。熔盐的配方（质量分数）为：95%无水硼砂+4%铌粉（>98%Nb）+1%铝粉。其工艺为：先将无水硼砂熔化，然后放入干燥的铌粉，在900～1000℃下加入铝粉后，即可把模具放入盐浴中进行渗铌。还有一种盐浴配方（质量分数）：81%硼砂+10%Nb₂O₅+9%Al粉。

2.盐浴渗铌的特点

渗铌组织：GCr15、Cr12MoV、W6Mo5Cr4V2、3Cr2W8V、20、45和20Cr钢等材料渗铌后，可得到一层铌含量（质量分数）为80%的金黄色铌碳化物层，渗层组织为NbC。

渗铌层的硬度：不同基体材料渗铌后的显微硬度不同：GCr15为2900～3500HV、45钢为2100～2600HV、Cr12MoV钢为3200～3500HV，渗Nb刀片可刻划玻璃。

渗铌层的性能：工模具钢经盐浴渗铌后，比渗硼和TiN涂层有更好的抗磨损、抗咬合、耐氧化和热疲劳性能等。

渗铌优点：设备和工艺简单，渗层性能优异，渗铌层与基体结合牢固。

3.渗铌注意事项

1）渗铌温度一般以900～1050℃为宜。

2）保温时间为4～10h，根据不同材料和渗层厚度要求选定。例如，GCr15钢900℃×6h渗铌后渗层厚度为24μm，而高速工具钢渗铌层厚度仅为5_μm。

3）盐浴可重复使用，每次在重新启用前需加1%～2%盐浴重量的铝粉。

4）工模具表面应具有较低的表面粗糙度值。

采用粉末法渗铌：渗剂组成（质量分数）为50%Nb+49%Al₂O₃+1%NH₄Cl，渗铌温度为950～1200℃；气体法采用NbCl₅、H₂（或Ar），渗铌温度为1000～1200℃。