現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展對模具的性能提出了更高的要求，模具的質(zhì)量直接決定產(chǎn)品的質(zhì)量。模具工況一般復(fù)雜而惡劣，其失效常常是由于磨損、疲勞、熱穩(wěn)定性差等因素引起。為了提高模具的使用壽命，人們除了采用常規(guī)熱處理外，各種表面強(qiáng)化技術(shù)也被廣泛應(yīng)用，特別是氣體氮化工藝，因其能顯著提高工件的耐磨性、抗擦傷性能、抗粘和性能、接觸疲勞性能、沖擊或交變載荷下的持久強(qiáng)度和耐腐蝕性能等，而且氣體氮化工藝設(shè)備投資、生產(chǎn)成本低，更是被廣泛關(guān)注。但是原有的氣體氮化工藝因存在工藝周期長、氮化層不穩(wěn)定等方面的缺點(diǎn)而影響了氣體氮化工藝的廣泛使用和使用效果。通過對模具預(yù)處理方法選擇和氣體氮化催滲工藝(預(yù)氧化、稀土催滲、真空脈沖氮化、預(yù)變形氮化)的實(shí)驗(yàn)研究，系統(tǒng)地探索了模具鋼快速氮化處理工藝及氮化工藝的改進(jìn)方法，探討了模具鋼快速氮化處理工藝對滲層組織性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明：模具在氣體滲氮之前進(jìn)行一定規(guī)范的預(yù)氧化處理，會顯著提高氣體滲氮的速度，在保證滲氮效果的條件下，可縮短滲氮周期15％～30％，此外預(yù)氧化催滲還能提高氮化層的硬度，這與預(yù)氧化催滲處理的機(jī)理有關(guān)，預(yù)氧化催滲能在短時(shí)間內(nèi)吸附更多的活性[N]原子，這對要求滲層不是很厚的工模具氮化處理具有很重要的意義；在獲得同樣滲層厚度和硬度的條件下，稀土催滲氮化可以降低滲氮溫度獲得較好的效果。在相同工藝條件下，稀土催滲氮化的白亮層厚度明顯較常規(guī)氮化的要厚，這說明稀土對氮原子的滲入有明顯的促進(jìn)作用，且稀土催滲氮化層的白亮層組織致密，晶粒更細(xì)小，說明稀土的加入還有利于白亮層的改性作用；低壓(真空)脈沖滲氮具有比常規(guī)氣體滲氮處理更加合理的組織結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)。由于真空的凈化作用和較高的爐氣氮?jiǎng)?，真空滲氮的速度較普通氣體滲氮提高了一倍；采用噴丸預(yù)處理可加速滲氮和提高滲層硬度。噴丸預(yù)處理催滲的主要機(jī)制是表面層在形變過程中亞結(jié)構(gòu)的細(xì)化和位錯(cuò)密度的增加及點(diǎn)陣畸變，這種表面處理狀態(tài)就決定了經(jīng)過塑性形變后再進(jìn)行滲氮，在滲氮過程中，氮化物將優(yōu)先在位錯(cuò)處形核，形變導(dǎo)致位錯(cuò)密度的增加可使氮化物在多處形核，且尺寸較小。細(xì)小的氮化物不僅強(qiáng)度硬度高，而且通過與位錯(cuò)的交互作用可釘扎位錯(cuò)，形成穩(wěn)定的多邊形化細(xì)微組織結(jié)構(gòu)，從而使材料強(qiáng)韌化