摘要：指出了對?速鋼采?-196℃液氮深冷處理可使組織發(fā)?明顯變化，有效促使殘留奧?體向馬?體轉(zhuǎn)變及超細碳化物的析出，使模具獲得較佳的綜合?學性能，深冷處理后?速鋼模具的使?壽命較常規(guī)熱處理提?三倍以上，具有?分重要的使?價值。

　　關(guān)鍵詞:?速鋼 模具 高速鋼深冷處理 深冷處理

　　?速鋼?1990年問世以來，?直是以制造?屬切削?具?著稱，隨著科學技術(shù)的飛躍發(fā)展，?速鋼的應(yīng)?范圍不斷擴?。從60年代開始，?本以汽車、??車?業(yè)為中?，試??速鋼做模具取得成功，現(xiàn)在?產(chǎn)的?速鋼約有15%25?于制造模具。?速鋼主要是?來制造冷擠壓模具及冷墩壓模具，特別是Mo系?速鋼?W系?速鋼韌性更加優(yōu)越。?速鋼?于模具的主要?藝難點在于熱處理技術(shù)的掌握。?前我國使?最?泛的?速鋼是鎢系W18Cr4V(簡稱18-4-1)鋼和鎢鉬系W6Mo5Cr4V2(簡稱6-5-4-2)鋼[1]。這兩種鋼的傳統(tǒng)淬?回??藝特點是：?溫淬?后需在?次硬化范圍內(nèi)回?三次，以獲得?硬度和熱硬性，?藝規(guī)范如表1所?。主要缺點是在某些場所硬度不?。為了改善模具強韌性，近年來?速鋼的傳統(tǒng)淬?回??藝也發(fā)?了變?。

表1 ?速鋼常?熱處理規(guī)格

　　2 深冷處理法原理及?藝過程

　　?速鋼的冷處理是在三?年代后期提出的，按傳統(tǒng)概念，冷處理的?的是將淬?鋼件冷卻到零下(?般為-60℃―-70℃)，使鋼內(nèi)的殘余奧?體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R?體。過去?業(yè)上采??速鋼冷處理主要應(yīng)?于縮短熱處理?產(chǎn)周期，即?淬?+冷處理+?次回?來代替處理?法[2]，即在-100℃―-196℃(液氮)處理淬?零件，其后在400℃回??次，不必需原來2―3次的重復(fù)回?。經(jīng)深冷處理后零件的硬度和耐磨性進?步改善，耐磨性可提?40%既縮短回?時間，節(jié)省了能量，?明顯提?了模具使?壽命。20世紀70年代以來，國內(nèi)外對深冷處理的研究?作卓有成效，前蘇聯(lián)、美國、?本等國均已成功利?深冷處理提??模具的使?壽命、?件的耐磨性及尺?穩(wěn)定性。

　　(1)深冷處理后的組織轉(zhuǎn)變。

　　經(jīng)深冷處理的淬??速鋼不但引起了奧?體轉(zhuǎn)變，同時也引起了馬?體轉(zhuǎn)變。過去??年來強調(diào)的是殘余奧?體轉(zhuǎn)變，馬?體分解這?新發(fā)現(xiàn)可以看作近年來?速鋼深冷處理研究的新進展。

　　?速鋼種的馬?體最終轉(zhuǎn)變點Mf?常低，例如W18Cr4V鋼的Mf點約-100℃，因此淬?冷卻到室溫會殘留?量的奧?體，?般認為鋼中殘留較多的奧?體是有害的，會降低鋼的硬度、耐磨性及使?壽命，還使許多物理性能特別是熱性能和磁性下降。試驗證明：采?深冷處理可使鋼中殘留奧?體降?最低極限，由表2可以看出W18Cr4V?速鋼經(jīng)淬?、回?后，深冷處理可以使回?后的殘留奧?體量降低24%。

表2 不同處理?藝對W18Cr4V鋼殘留奧?體的影響(體積百分數(shù)%)

　　前蘇聯(lián)列寧格勒?業(yè)?學研究了-196℃液氮中15min的深冷處理對?速鋼轉(zhuǎn)變的影響，試驗結(jié)果表明，-70℃―-75℃到-130℃―-140℃范圍內(nèi)進?深冷處理時發(fā)?馬?體轉(zhuǎn)變，當冷卻到-196℃時轉(zhuǎn)變停滯。在-90℃――-120℃溫度范圍內(nèi)，出現(xiàn)試樣容積的見效，這證明馬?體已部分分解并在位錯?上析出了碳原?和形成了超顯微碳化物。可見，社冷處理使?速鋼析出碳化物的顆粒明顯增多，且彌散均勻，W18Cr4V鋼經(jīng)深冷處理后碳化物顆粒約增加8%，W6Mo5Cr4V2鋼析出的碳化物顆粒約增加76%，基體組織亦明顯細化。

　　(2)深冷處理對?速鋼性能的影響。

　　深冷處理過程中，?量的殘留奧?體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R?體，特別是過飽和的亞穩(wěn)定馬?體在從-196℃?室溫過程中會降低過飽和度，析出彌散、尺?僅為20―60A并與基體保持共格關(guān)系的超微細碳化物，可以使馬?體晶格畸變減?，微觀應(yīng)?降低，?細?彌散的碳化物在材料塑性變形時可以阻礙位錯運動，從?強化基體組織。同時由于超微細碳化物顆析出，均勻分布在馬?體基體上，減弱了晶界催化作?，?基體組織的細化既減弱了雜質(zhì)元素在晶界的偏聚程度，?發(fā)揮了晶界強化作?，從?改善了?速鋼的性能，使硬度、沖擊韌性和耐磨性都顯著提?[3]。模具硬度?，其耐磨性也就好，如硬度由60HRC提??62-63HRC，模具耐磨性增加30%―40%。

　　可看出深冷處理后模具的相對耐磨性提?40%，延長深冷處理時間后，在硬度沒有太?變化的情況下，相對耐磨性有所增?[4]。

　　(3)?速鋼模具深冷處理?藝過程

　　為防??速鋼模具(特別是形狀復(fù)雜的模具)在深冷處理中發(fā)?斷裂和變脆，建議淬?后的?速鋼模具在560℃回?1h再進?液氮深冷處理，然后在400℃進?最終回?30-60min，這種熱處理?藝不但可以防?模具斷裂和脆化，?且可以提?模具壽命1.5―2倍。

　　?速鋼模具深冷處理?藝過程為，模具除油垢→放?保溫罐中→少量多次注?液氮→保溫4h→取出模具→400℃回?45min。

　　3 ?速鋼模具深冷處理應(yīng)?實例

　　(1)凸模：汽車?的?速鋼凸模，未經(jīng)深冷處理時只能使?10萬次，?采?液氮經(jīng)-196℃×4h深冷處理后再400回?，使?壽命提?到130萬次。

　　(2)沖壓凹模：?產(chǎn)使?結(jié)果表明，深冷處理后產(chǎn)量提??倍多。

　　(3)硅鋼?冷沖模：為降低模具深冷處理后的脆性和內(nèi)應(yīng)?，將深冷處理與中溫回?相配合，可改善模具抗破壞性及其它綜合性能，模具的刃磨壽命提?3倍以上，穩(wěn)定在5―7萬沖次。

　　4 結(jié)束語

　　(1)?速鋼深冷處理過程中，由于殘留奧?體向馬?體以及超細碳化物的析出，硬度、耐磨性、沖擊韌性、紅硬性得到提?。

　　(2)作為?種新?藝深冷處理應(yīng)?在?速模具鋼的熱處理中，可顯著提?模具的使?壽命，具有很?的實?價值。

　　參考文獻

　　1 陳景榕高速鋼冷作模具J機械工業(yè)材料，1994(8)

　　2 中山久商用液氛進行的液體超冷處溫J國外金屬熱處理，1987(1)

　　3 叢吉遠等高速鋼深冷處理的組織轉(zhuǎn)變及耐磨性[J]熱加工工藝，1998，(3)

　　4 陳長風等深冷處理對T12鋼磨料磨損性能的影響[J]金屬熱處理，2000，(10)

　　作者:空軍航空維修技術(shù)學院機電工程系(湖南長沙410124)劉勁松，文章由德捷力高速鋼深冷處理官網(wǎng)：m.zjysw.cn/整理發(fā)布，如果侵權(quán)聯(lián)系刪除！