热作模具钢在工作条件下承受较高的温度,很大的冲击力,表面易发生氧化,同时还经受反复加热与冷却,容易产生冷热疲劳裂纹,降低模具的使用寿命,因此对热作模具钢有必要进行表面处理。TD盐浴渗铬作为现代表面改性技术的一种,自从日本丰田研究中心提出以来就受到了人们的广泛关注,在国外已经成为了一项比较成熟的模具表面处理技术。该工艺所形成的碳化铬覆层与基体结合力强于PVD、CVD等工艺方法获得的结合力,而且在500℃以上时的抗高温氧化能力强,覆层硬度符合热作模具要求,且覆层热膨胀系数小,有利于减少冷热疲劳裂纹。但是,在热作模具材料中合金元素种类较多,且在已有的有关TD处理的文献中,尚未见专门研究热作模具钢TD处理的资料。因此,针对典型的热作模具钢进行TD处理工艺的研究,对提高热作模具钢各项表面性能,延长模具使用寿命具有重要的意义。本文对热作模具材料TD盐浴渗铬处理工艺进行了初步研究。首先,通过全排列试验对钢种和处理温度,处理时间因素的影响进行分析,得到各因素对覆层形成的影响规律,确定较优工艺；其次,运用X射线衍射分析技术(XRD)、扫描电镜、能谱分析等现代测试手段对覆层形貌组织、物相结构进行系统的观测分析；最后,对覆层的硬度、抗高温氧化性、耐蚀性等性能进行一系列的测试分析。通过以上分析研究,得到以下结论：1.在全排列试验中,主要以覆层厚度为考察指标,分析钢种、处理温度与处理时间对覆层厚度的影响。其中,合金元素对钢材奥氏体化温度影响较大,从而影响盐浴处理温度与覆层厚度；碳含量对覆层厚度的影响不明显；处理温度应与钢材淬火温度基本一致；处理时间影响不大。最终选择3Cr2W8V处理工艺1000℃×6h或1050℃×4h、5CrNiMo处理工艺910℃×4h、W6Mo5Cr4V2处理工艺1050℃×6h为合理工艺。2.覆层的物相主要由Cr7C3相和较多的(Cr,Fe)7C3相组成,覆层厚度均匀,致密性和连续性良好,与基体形成冶金结合。Cr7C3为复杂结构碳化物,形成原因为rc/rM>0.59,由于C原子尺寸相对于密排点阵空隙位置的尺寸较大,故金属原子的点阵必须在密排六方的基础上适当变化,因而形成了复杂的点阵结构。3.经过盐浴渗铬处理的试样,覆层表面的显微硬度可达1200～1600 HV0.05,且硬度值不随后期热处理而发生改变。对横截面梯度显微硬度的测试表明,覆层内硬度平缓下降,而与基体之间的过渡区域的硬度出现陡降现象,同时根据硬度梯度推测在覆层与基体之间未出现贫碳区。4.渗铬覆层具有良好的抗高温氧化性能,在700℃下,与未渗铬试样相比,渗铬试样抗氧化性能优势明显,表面未出现明显脱落现象,100h之内仍然表现出次抗氧化性。5.渗铬试样在硝酸中的耐蚀性表现极为突出。在硝酸溶液中,在12h内抗腐蚀能力为未渗样的20.2倍,96h内仍有8.3倍,其抗腐蚀性能与1Cr18Ni9Ti不锈钢相当。