TD 处理（碳化钒覆层）适用场景

参数速查表

一、拉深与弯曲模的磨损工况

Cr12MoV 制造的拉深凹模、弯曲镶块，在 304 不锈钢、冷轧低碳钢板（0.5–2.0 mm）成形中，刃口与圆角处承受反复滑动摩擦，未处理时 3000–8000 件即出现拉毛。TD 处理后表面 2600–3200 HV 的 VC 覆层把磨粒磨损速率降低一个数量级，实测拉深 1.0 mm 不锈钢板寿命可达 8 万–15 万件。适用条件是基体硬度先做到 58–62 HRC，覆层只承担表面耐磨，不能替代基体刚性；凹模圆角 R 小于 0.5 mm 的尖角部位覆层易在 15 μm 以上厚度开裂，应控制厚度在 5–8 μm。锻材 200 mm 大模块需注意盐浴吊装变形，单件质量超过 50 kg 时保温时间取上限 8 h 以保证温度均匀。

二、冷挤压与冷镦模的抗咬合

冷挤凸模、冷镦凹模在 800–1200 MPa 接触应力下，常见失效是粘着磨损与咬合。VC 覆层与钢件摩擦系数低（干摩擦约 0.15–0.25），可抑制不锈钢、低碳钢坯料与模腔的冷焊。Cr12MoV 热轧 50 mm 板做冷挤凹模，TD 处理 6 h、覆层 10 μm，挤压 20 钢螺栓坯寿命由 1.2 万件提高到 6 万–10 万件。注意凸模承受拉应力，覆层厚度不宜超过 10 μm；过渡圆角处需抛光至 Ra 0.2 μm，避免应力集中引发覆层微裂纹。冷镦冲头冲击频率高，基体回火必须充分（180–200℃×2 h×2 次），否则残余奥氏体转变引起尺寸漂移 0.01–0.02 mm。

三、不宜采用 TD 处理的场合

TD 处理温度 920–980℃ 高于 Cr12MoV 常规淬火温度，必然伴随基体晶粒长大与变形，尺寸精度要求高于 ±0.01 mm 的精密件需预留磨削量并做变形校正。以下工况不建议使用：承受高冲击载荷的厚板冲裁模（覆层脆性在冲击下易崩角）；工作温度长期高于 400℃ 的热作模（VC 抗氧化性不足，600℃以上快速氧化）；含氯、含氟腐蚀介质环境；大型复杂型腔且无法整体加热的模具。另外，覆层后必须重新淬火回火，若模具已精加工到最终尺寸，热处理变形 0.05–0.15 mm 将导致报废，应在粗加工后、精加工前安排 TD 工序。

四、与 PVD、渗氮的选型对比

PVD 涂层厚度 2–5 μm、沉积温度 200–500℃，适合尺寸精度高、不宜高温处理的模具，但膜层结合为物理附着，在 800 MPa 以上接触应力下易剥落。渗氮层深 0.1–0.3 mm、表面硬度 900–1200 HV，抗咬合好但耐磨粒磨损能力弱于 VC。TD 覆层 5–15 μm、2600–3200 HV、冶金结合，在磨粒磨损与粘着磨损并存的冷作工况优势明显，代价是热处理变形与工序增加。选型原则：以磨粒磨损为主、批量大、允许预留 0.05–0.15 mm 余量的模具选 TD；精密小件、薄壁件选 PVD；以咬合为主、冲击较小的选渗氮。

五、工艺控制要点与检验

盐浴成分（硼砂基渗钒剂）需定期捞渣，浴面浮渣厚度超过 10 mm 会影响温度均匀性；盐浴温度波动控制在 ±10℃。工件入浴前须除油、预热 300–400℃，避免带水引起喷溅。处理后缓冷，清理残盐用沸水煮洗，残盐不彻底会在后续淬火时产生软点。检验项目：覆层厚度用金相法测 5 点取平均，允许偏差 ±2 μm；硬度用显微硬度计 0.1 kg 载荷测 5 点，低于 2400 HV 判不合格；结合强度用 200℃×1 h 热震或锉刀试验抽检。基体硬度按 58–62 HRC 验收，同批抽检 10%。

常见问题

Q：TD 处理后模具尺寸变化多少？

A：覆层增厚 5–15 μm（单边），但 920–980℃ 加热后重新淬火引起整体变形 0.05–0.15 mm，须在粗加工时预留余量，精加工放在 TD 与淬回火之后。

Q：Cr12MoV 锻材 200 mm 大模块能做 TD 吗？

A：可以，但单件质量大、升温慢，保温时间取 8 h，吊装需专用夹具防止高温蠕变，且盐浴深度须满足完全浸没。

Q：覆层硬度 2600–3200 HV，会不会太脆导致崩刃？

A：厚度控制在 5–10 μm、刃口圆角抛光至 Ra 0.2 μm 时可承受常规冷作应力；厚板冲裁、强冲击工况不建议使用。

Q：TD 后还需要淬火回火吗？

A：必须。920–980℃ 加热已使基体组织改变，需按 1020–1040℃ 淬油、180–200℃ 回火 2 次，基体硬度恢复 58–62 HRC 才能支撑覆层。

Q：覆层局部脱落是什么原因？

A：多为前处理除油不净、盐浴浮渣未捞、或覆层超过 15 μm 内应力过大所致；返修需退除覆层后重新处理，不可局部补渗。