随着现代化的制造工艺发展,模具已被广泛应用到制造行业来提高生产加工的效率、材料利用率和降低生产成本等。模具的表面改性是提高模具性能的重要手段,其中TD盐浴是有效的表面改性方法之一。TD盐浴渗钒的研究已经有了四十多年的历史,但TD盐浴渗钒的工艺、设备及实用性等方面还存在着许多待解决的问题,特别是在以工业纯试剂为基础的工艺应用研究方面仍需有可靠的实验结果为理论分析做准备,以期推动渗钒在模具制造上的应用。本文以冷作模具钢Cr12为TD渗钒材料,通过分析制定了硼砂盐浴渗钒工艺参数,并采用正交试验方法对Cr12钢进行了表面渗钒处理研究。通过对比选用优化的盐浴配方、工艺参数以及添加稀土钕(Nd)量,来研究不同工艺参数对渗钒覆层和性能的影响。本文对Cr12材料性能及特点进行分析,并研究硼砂盐浴所添加的试剂及盐浴渗钒的理论基础,最终确定了盐浴的基本配方。首先选定盐浴工艺中对覆层厚度有影响的几个关键因素:如盐浴加热温度、保温时间及稀土添加量等,选用正交实验的方法针对这几个关键因素分析其对覆层生成厚度的影响,同时还对盐浴中使用的不同材料的坩埚进行分析,选用了几种具有代表性材质的坩埚进行了盐浴实验;其次研究了盐浴对夹具材料的腐蚀壮况,还对还原剂及温度对熔盐流动性影响进行了实验和分析。为使冲压模具得到优质的覆层,同时离不开良好的设计方法。本文还介绍了 Pro/E的钣金模块,以及其插件PDX模块专业用于冲压模具设计的软件,并应用其设计蒸发器管板冷冲压模具。通过运用金相显微镜、显微硬度计、SEM和EDS等现代分析手段研究,本文得出了一些有价值的结果:盐浴渗钒的温度并非越高越好,而是存在着临界温度,当超过这一温度条件时,材料基体表面不会生成覆层。本研究中运用正交实验方法,获得最佳覆层厚度的最佳工艺条件为——添加1.3%稀土、加热到960℃、保温4h,在盐浴热处理时增加稀土钕的添加量,可以有助于覆层与基体间的过渡区域的硬度平滑过渡。在石墨坩埚内表面涂抹一层钛白粉可以提高坩埚的抗腐蚀能力;还原剂A1可使熔盐流动性变差,温度对熔盐流动性改善在1020℃时最好。夹具实验材料在960℃高温下保温4h后,熔盐对试样材料最深腐蚀深度可达0.3mm,并在液面以上部位产生大量的铁的氧化物。使用铬镍合金电炉丝和碳化硅炉膛可以延长盐浴炉的使用寿命。运用Pro/E的插件PDX设计蒸发器管板冲压模具设计周期缩短为原来的三分之一,可降低模具设计的成本,设计的模具误差小,结构准确性高。