采用目前業(yè)界使用最多之日本大同DC53模具鋼為研究對象，實驗分成素材和處理材兩個部分，素材為施以放電加工，處理材則于放電加工后之素材再個別進(jìn)行PVD 披覆氮化鈦鍍膜、滲硫氮化與真空熱處理三種強(qiáng)化處理。分別對DC53素材與處理材所得之不同組織與性質(zhì)，檢測其機(jī)械性質(zhì)，并進(jìn)行沖蝕及磨耗實驗。利用OM、SEM 等儀器進(jìn)行結(jié)構(gòu)與顯微分析，以了解強(qiáng)化處理前后變質(zhì)層與強(qiáng)化層的顯微結(jié)構(gòu)變化，并分析沖蝕與磨耗試驗結(jié)果，比較其表面改質(zhì)強(qiáng)化前后所造成之影響，以判定最具效益的壽命改善技術(shù)。

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針對DC53素材和DC53處理材兩個部分，經(jīng)過放電加工后，素材作金相組織觀察與機(jī)械性質(zhì)測試，處理材個別作PVD 披覆氮化鈦、滲硫氮化與真空熱處理， 實驗結(jié)果如下：
1. 強(qiáng)化處理后的試片均較放電加工素材之表面硬度值提高，而且強(qiáng)化處理后基地之顯微組織，均顯現(xiàn)出大量的碳化物析出，硬度隨之增加。
2. 以6kg 沖蝕砂總量得到?jīng)_蝕表面之外觀圖，無論放電加工與強(qiáng)化處理材之試片，由于噴嘴噴射出之沖蝕顆粒成圓錐形，在較低角度（15°）時，沖蝕顆粒與試片接觸對沖蝕之影響層面會較大，當(dāng)90°角度沖蝕時，受沖蝕面積最小。實際觀察亦發(fā)現(xiàn)45°時，試片所受沖蝕顆粒之影響較15°與90°的沖蝕角度為大且較深。
3. 以SEM 觀察所有試片之沖蝕正表面影像，低角度沖蝕時所有試片之表面，有較深之凹坑，形狀多以長條狀，類似河流之溝槽為主，而基地組織較軟的放電加工素材，表面產(chǎn)生的塑性變形情形較其它強(qiáng)化處理材明顯，在45o 沖蝕時所有試片之表面，因垂直分力與水平分力交互作用，產(chǎn)生堆擠以及凹坑的現(xiàn)象，也是基地組織較軟的放電加工素材，較另外三種明顯。對于90o 正向垂直沖擊的沖蝕表面，均顯現(xiàn)凹坑以及唇片重復(fù)堆棧的現(xiàn)象。若以耐抵抗沖蝕能力而言，除低角度的PVD-TiN 表面鍍膜強(qiáng)化處理材有好的表現(xiàn)外，于中、高角度數(shù)值而言，耐抵抗沖蝕能力的材料依序為：放電加工材＞PVD-TiN 表面鍍膜＞滲氮滲硫＞真空
熱處理。
4. 分析沖蝕角度與沖蝕磨耗率之變化關(guān)系，在沖蝕角度小于45°時，呈現(xiàn)水平直線約略相同之沖蝕磨耗率，之后則隨沖蝕角度增加其沖蝕磨耗率會逐漸減少，于90o 角度時沖蝕磨耗率最小，呈現(xiàn)出典型之延性材料沖蝕曲線，而PVD-TiN 強(qiáng)化處理材呈現(xiàn)延脆性沖蝕曲線。
5. 最大沖蝕深度出現(xiàn)在45°沖蝕角度附近，是因為45°附近有最大沖蝕分力，因此會產(chǎn)生最大之沖蝕深度，另最大沖蝕率也發(fā)生在45°附近。
6. 分析磨耗測試結(jié)果顯示，放電加工素材的試片有明顯的動摩擦第一階段，同時發(fā)現(xiàn)摩擦系數(shù)曲線變動很大，表示摩擦面間的磨耗粒子不斷的排出。經(jīng)過強(qiáng)化處理的試片，因為表面硬度增加，相對滑動摩擦?xí)r也維持較穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，經(jīng)過PVD-TiN 強(qiáng)化處理表面的微硬度最高，其摩擦系數(shù)較低。

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模具的利用是產(chǎn)業(yè)大量生產(chǎn)最為重要的方式之一，然而在生產(chǎn)過程中，模具不斷承受沖擊與磨耗，若希望模具有良好的使用壽命，需要依賴模具材料的堅硬耐磨，因此業(yè)界與相關(guān)研究單位莫不致力于如何使模具鋼提高硬度、耐磨耗性及韌性的研究。所以模具表面的改質(zhì)，能具明顯效益而強(qiáng)化模具壽命，故探討具效益之模具表面強(qiáng)化方法，是模具領(lǐng)域中重要之研究課題。

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模具的應(yīng)用在產(chǎn)業(yè)中占有重要的地位，其使用壽命的延長往往是提升競爭力之重要因素。由模具鋼作沖蝕磨耗實驗所顯示之結(jié)果，表面改質(zhì)可改善材料機(jī)械性質(zhì)，并提供模具鋼放電加工后，較佳表面強(qiáng)化機(jī)制選擇之依據(jù)。

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