隨著現代工業技術的發展，對于模具使用性能提出了更高的要求。努力縮短模具的生產周期，提高模具的質量，延長模具壽命，直接或間接帶來的社會效益和經濟效益是難以估量的。材料和熱處理是影響模具質量、性能和使用壽命最重要的內在因素，60%模具的早期失效是由材料和熱處理的因素造成的。為了提高模具的強度及模具的耐磨性，充分挖掘模具材料的性能潛力，延長模具服役壽命，采取了許多有效的措施。從節約能源、節約資源、充分發揮材料的性能潛力，獲得特殊性能和最大技術經濟效益出發，發展和應用表面強化工藝技術是提高模具使用性能和壽命的極重要的發展方向，噴丸強化就是其中的一種經濟、簡便而有效的模具表面處理工藝方法，值得大力推廣。下面主要以噴丸為例子來闡述其應用情況。

1）模具噴丸及作用

噴丸強化是借助于硬丸粒，高速、連續打擊金屬表面，使其產生強烈的冷作硬化。通過噴丸可以明顯改變金屬表面的應力狀態、顯微硬度、表層的微觀形貌和相成分，從而提高模具的疲勞強度、抗沖擊磨損及抗應力腐蝕性能。噴丸還可改變模具的表面粗糙度，并有效地去除電火花加工而產生的表面變質層。

噴丸強化方法簡單易行，節約能源，適用于落料模、冷鍛模、冷鐓模和熱鍛模等以疲勞失效形式為主的模具，如鍛模服役時，要經受彎曲和熱膨脹，常發生因局部屈服而導致顯微裂紋，噴丸處理產生壓應力能推遲顯微裂紋的形成，從而延遲發生模具龜裂。

噴丸過程就是大量彈丸噴射到零件表面上的過程，而彈丸噴射到零件表面上猶如無數小錘對表面錘擊，因此，金屬零件表面產生極為強烈的塑性變形，使模膛表面產生一定厚度的冷作硬化層，稱為表面強化層，此強化層會顯著地提高零件在高溫和高應力工作條件下的疲勞強度。

2）噴丸模膛的表層變化

模膛表面形成的強化層之所以會改善模具的疲勞性能，其原因是在強化層內有著完全不同于基體（即模體）的應力狀態及組織結構，一般地說零件疲勞強度的提高與表面強化層內表面層的宏觀殘余應力、表面層的微觀應力和表面層的微細嵌鑲組織有關。

（1）宏觀殘余應力。適當的、分布合理的殘余壓應力可以提高疲勞強度和抗應力腐蝕能力。從而延長零件和構件的使用壽命；而不適當的殘余應力則會降低疲勞強度，產生應力腐蝕，失卻尺寸精度，甚至導致變形、開裂等早期失效事故，所以零件部件中的殘余應力對其疲勞強度、抗應力腐蝕能力、尺寸穩定性和使用壽命有著十分重要的影響。噴丸可改變應力分布狀態，使模膛表面形成一條很寬的壓應力分布帶，從而可極大地提高疲勞強度和模膛的實際承載能力。

噴丸強化是行之有效、應用廣泛的強化模具表面的手段，模具噴丸的強化機理是彈丸流的撞擊使模具材料發生塑性變形，從而導致冷作硬化；彈丸流的撞擊改變了表面殘余應力的狀態和分布，使模具材料表層和次表層產生很大的殘余壓應力，而噴丸產生的殘余壓應力又是強化機理的重要因素。

（2）表面層的微觀應力。噴丸處理后模具的表面硬度增加，距表面越近，效果越明顯，噴丸造成的模具表面硬度增加是由于表層組織形變強化及殘余壓應力值增大的綜合結果。

（3）表面層的微細嵌鑲組織。噴丸還能促使模具表層的組織發生轉變，即殘余奧氏體誘發轉變為馬氏體，并且能夠細化馬氏體的亞結構，進一步提高模具表面硬度和耐磨性，從而延長模具的使用壽命。

3）噴丸機和噴丸工藝參數

噴丸機有氣動式噴丸機和離心式噴丸機之分。氣動式噴丸機是由空氣壓縮機供給的壓縮空氣通過噴槍時造成負壓將彈丸吸人并高速噴出噴嘴，形成彈丸流噴射的零件表面。噴丸機中還有一個使零件運動的機構，能保證噴丸的均勻性和有一定的覆蓋范圍。噴丸強化主要要控制好噴丸強度，任意給定的噴丸操作條件都存在一個確定的噴丸強度，但要確定這個噴丸強度需要進行弧高度曲線的測定。

弧高度曲線測定的是在其他的噴丸強化工藝參數不高的條件下，同一類型的試片分別各自接受不同時間的噴丸，由此獲得一級弧高度值隨噴丸時間（或噴丸次數）變化的數據，由這組數據來繪制的弧高度值與時間的關系曲線。

2．模具的涂鍍層改性技術

1）鍍硬鉻方法在一部分模具的表面強化中占有重要地位。它具有鍍層摩擦系數小、硬度高（1100HV左右）、應用簡便、可反復處理的優點。但要注意，如果鍍層厚度選擇不合理，就會造成模具過早損壞。在模具承受強壓或沖擊時，鍍層容易剝落，造成模具過早損壞。所以冷鐓模和沖裁模不可使用鍍硬鉻，它只適合于加工應力較小的壓彎和成形等模具。

2）鍍鎳磷合金

將經過預備處理的工件浸入含有鎳鹽、還原劑和其他添加劑的溶液中，便會在工件表面發生自催化還原反應，使溶液中的鎳離子還原為金屬，并沉積在工件（模具）表面上形成鍍層。如果采用次亞磷酸鈉作為還原劑，所得到的鍍層實際上是磷含量為3%～5%的鎳磷合金。鎳磷合金鍍層的化學穩定性高，孔隙率低，耐蝕性優于鉻鍍層。同時，鍍層表面光滑，對鋼的摩擦系數較小，且潤滴性良好，使模具脫模容易。化學鍍鎳磷合金可用于冷作模具和塑料模具的表面防護，可提高表面的耐磨性、耐蝕性和抗咬合性能。

3）化學氣相沉積

根據化學沉積原理進行表面被覆的方法稱為化學氣相沉積法，簡稱CVD。將需要滲層的模具工作零件在真空中加熱到1000℃左右，然后通往TiCl₄、H₂、CH₄等反應氣體，氣體遇到高溫的工作表面，在高溫作用下可生成TiN、TiC等化合物，并牢固地粘附在模具零件表面，形成超硬涂層。由于必須通氫氣使反應爐冷卻，因此在一般情況下，被處理零件很難直接淬火，需在CVD處理之后再在真空爐或氣體爐中進行加熱淬火處理。工件要兩次升到高溫，因此要特別注意模具零件的變形。由于TiN、TiC硬度高，并且與被加工的鋼材親合力差，所以即使在苛刻的條件下進行塑性加工，也能防止模具的損傷和出現咬合現象。

CVD是用化學方法使反應氣體在基礎材料表面發生化學反應形成覆蓋層（TiC、TiN）的方法。通常，CVD的反應溫度在900℃以上，覆層硬度達到2000HV以上，但高的溫度容易使工件變形，沉積層界面易發生反應。發展趨勢是降低溫度，開發新的涂層成分，例如，金屬有機化合物CVD（MOCVD），激光CVD（LCVD），等離子CVD（PCVD）等。