化學(xué)熱處理與表面涂層的作用
工具對(duì)材料表面性能和內(nèi)部性能有不同的要求。單純著眼于改變工具材料的成分或整體熱處理，往往顧此失彼，針對(duì)不同工具的使用情況，把材料的選擇、整體強(qiáng)韌化和表面強(qiáng)化合理結(jié)合起來，則有望取得較佳效果。因此，工具鋼化學(xué)熱處理和各種硬質(zhì)涂層技術(shù)，日益為人們所重視，其作用大致如下：
（1）大幅度提高工具表面耐磨性
工具鋼的耐磨性與鋼中碳化物的類型及數(shù)量密切相關(guān)，在各種合金工具鋼中以Cr12鋼的含碳量最高，在淬火回火狀態(tài)下碳化物的數(shù)量最多，成為現(xiàn)有工具鋼中耐磨性最好的鋼種。如果進(jìn)一步提高高碳高鉻鋼中碳的含量，將使強(qiáng)韌性顯著下降，而且難以鍛造，所以通過改變鋼的成分來提高耐磨性的潛力是有限的。而常用的化學(xué)熱處理和硬質(zhì)涂層方法提高耐磨性的潛力則大得多，應(yīng)用于以磨損方式失效的工具，能大幅度提高工具使用壽命和適應(yīng)更嚴(yán)酷的使用條件（例如高速切削、磨粒磨損、干摩擦等）。
（2）解決耐磨性與韌性之間的矛盾
耐磨性與韌性的矛盾常常是決定工具使用壽命的關(guān)鍵，就整體合金化和整體熱處理而言，提高表面耐磨性的各種措施常常伴隨韌度下降�；瘜W(xué)熱處理和表面超硬涂層技術(shù)，則可以在大幅度提高表面耐磨性的同時(shí)保持基體材料的強(qiáng)韌性，進(jìn)而還可以根據(jù)使用特點(diǎn)適當(dāng)降低鋼的含碳量或調(diào)整淬火溫度以提高基體的強(qiáng)韌性，制造出具有優(yōu)異的綜合性能和高壽命的工具。
（3）提高工具表面耐高溫性能
熱擠壓模、壓鑄模等熱作模具，要求工作面有高的熱強(qiáng)度、高溫耐磨性和熱疲勞強(qiáng)度。提高鋼中合金元素或碳的含量，或提高淬火溫度使更多的合金元素和碳溶入基體，固然可以提高熱強(qiáng)度，但往往使鋼的韌性下降。影響熱疲勞抗力的因素則比較復(fù)雜，提高熱強(qiáng)度有利于提高熱疲勞抗力，但是基體中合金元素含量增加會(huì)降低鋼的熱導(dǎo)率，則是促進(jìn)熱疲勞裂紋形成的因素之一，所以通過調(diào)整鋼的成分和整體熱處理的途徑提高工模具的高溫性能，也有一定局限性。在合理選擇鋼的成分和整體熱處理工藝的基礎(chǔ)上，采用滲氮、滲硼、表面硬質(zhì)涂層或碳氮共滲后淬火等工藝，可以顯著提高熱作模具鋼高溫耐磨性和抗咬合能力，降低摩擦系數(shù)，同時(shí)保持基體的韌性和導(dǎo)熱性，可望收到提高熱作模具壽命的效果。
（4）降低表面摩擦系數(shù)，改善模具受力狀況。
化學(xué)熱處理和表面硬質(zhì)涂層降低了表面摩擦系數(shù)，從而降低成形阻力，改善模具受力狀況，有利于提高工具的使用壽命，尤其是所承受的應(yīng)力已接近抗壓屈服強(qiáng)度的黑色金屬冷擠壓模和冷鍛模等，效果更明顯。
（5）解決工具鋼的使用性能與可加工性的矛盾
提高鋼中合金元素和碳的含量可以提高工具鋼的硬度、耐磨性或高溫強(qiáng)度等使用性能，但常常導(dǎo)致鍛造和可切削性能下降，增加了工具制造的難度和成本。用化學(xué)熱處理或表面涂層的方法提高工具的使用性能，就有可能適當(dāng)降低鋼的合金元素或碳的含量，是解決工具使用性能與可加工性之間的矛盾的合理途徑。
滲氮、物理氣相沉積、離子注入、化學(xué)鍍等表面強(qiáng)化方法，處理溫度比較低，畸變很小，在工具加工成形之后進(jìn)行處理即可投入使用，從而簡(jiǎn)化了制造流程，降低了制造成本。
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