1 引言

　　高速鋼自1990年問世以來，一直是以制造金屬切削刀具而著稱行翘，隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展项请，高速鋼的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。從60年代開始辱郑，日本以汽車埃的、自行車工業(yè)為中心侵选，試用高速鋼做模具取得成功，現(xiàn)在生產(chǎn)的高速鋼約有15%用于制造模具愕匪。高速鋼主要是用來制造冷擠壓模具及冷墩壓模具盐儿，特別是Mo系高速鋼比W系高速鋼韌性更加優(yōu)越。高速鋼用于模具的主要工藝難點(diǎn)在于熱處理技術(shù)的掌握涮较。目前我國使用最廣泛的高速鋼是鎢系W18Cr4V（簡稱18-4-1）鋼和鎢鉬系W6Mo5Cr4V2（簡稱6-5-4-2）鋼[1]稠鼻。這兩種鋼的傳統(tǒng)淬火回火工藝特點(diǎn)是：高溫淬火后需在一次硬化范圍內(nèi)回火三次，以獲得高硬度和熱硬性狂票，工藝規(guī)范如表1所示候齿。主要缺點(diǎn)是在某些場所硬度不足。為了改善模具強(qiáng)韌性苫亦，近年來高速鋼的傳統(tǒng)淬火回火工藝也發(fā)生了變革毛肋。

　　表1 高速鋼常用熱處理規(guī)格

　　鋼號 淬火加熱溫度范圍[切削刀具] [冷作模具]（℃） 回火規(guī)范

　　W18Cr4V 1240-1310 1240-1250 560℃×1h×3次

　　W6Mo5Cr4V2 1200-1250 1180-1200 560℃×1h×3次

　　2 深冷處理法原理及工藝過程

　　高速鋼的冷處理是在三十年代后期提出的，按傳統(tǒng)概念屋剑，冷處理的目的是將淬火鋼件冷卻到零下（一般為-60℃――-70℃）润匙，使鋼內(nèi)的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。過去工業(yè)上采用高速鋼冷處理主要應(yīng)用于縮短熱處理生產(chǎn)周期唉匾，即用淬火+冷處理+一次回火來代替處理方法[2]孕讳，即在-100℃― -196℃（液氮）處理淬火零件，其后在400℃回火一次巍膘，不必需原來2―3次的重復(fù)回火厂财。經(jīng)深冷處理后零件的硬度和耐磨性進(jìn)一步改善，耐磨性可提高40%修鲤，既縮短回火時(shí)間穴眨，節(jié)省了能量，又明顯提高了模具使用壽命乓记。20世紀(jì)70年代以來料悟，國內(nèi)外對深冷處理的研究工作卓有成效，前蘇聯(lián)锌筝、美國墙弛、日本等國均已成功利用深冷處理提高工模具的使用壽命、工件的耐磨性及尺寸穩(wěn)定性法铝。

　〗稻（1）深冷處理后的組織轉(zhuǎn)變。

　　經(jīng)深冷處理的淬火高速鋼不但引起了奧氏體轉(zhuǎn)變级案，同時(shí)也引起了馬氏體轉(zhuǎn)變隘吆。過去幾十年來強(qiáng)調(diào)的是殘余奧氏體轉(zhuǎn)變，馬氏體分解這一新發(fā)現(xiàn)可以看作近年來高速鋼深冷處理研究的新進(jìn)展鹤协。

　　高速鋼種的馬氏體最終轉(zhuǎn)變點(diǎn)Mf非常低椎沟，例如W18Cr4V鋼的Mf點(diǎn)約-100℃衍震，因此淬火冷卻到室溫會殘留大量的奧氏體，一般認(rèn)為鋼中殘留較多的奧氏體是有害的樱蛤，會降低鋼的硬度钮呀、耐磨性及使用壽命，還使許多物理性能特別是熱性能和磁性下降昨凡。試驗(yàn)證明：采用深冷處理可使鋼中殘留奧氏體降至最低極限爽醋，由表2可以看出W18Cr4V高速鋼經(jīng)淬火、回火后便脊，深冷處理可以使回火后的殘留奧氏體量降低24%蚂四。

　　表2 不同處理工藝對W18Cr4V鋼殘留奧氏體的影響（體積百分?jǐn)?shù)%）

　　熱處理工藝 殘留奧氏體AR

　　1280℃淬火+500℃×1h×3次回火 10

　　-196℃深冷處理 7.6

　　前蘇聯(lián)列寧格勒工業(yè)大學(xué)研究了-196℃液氮中15min的深冷處理對高速鋼轉(zhuǎn)變的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明哪痰，-70℃――-75℃到-130℃―― -140℃范圍內(nèi)進(jìn)行深冷處理時(shí)發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變遂赠，當(dāng)冷卻到-196℃時(shí)轉(zhuǎn)變停滯。在-90℃――-120℃溫度范圍內(nèi)晌杰，出現(xiàn)試樣容積的見效跷睦，這證明馬氏體已部分分解并在位錯(cuò)面上析出了碳原子和形成了超顯微碳化物±哐荩可見抑诸，社冷處理使高速鋼析出碳化物的顆粒明顯增多，且彌散均勻状萤，W18Cr4V鋼經(jīng)深冷處理后碳化物顆粒約增加8%玷仗，W6Mo5Cr4V2鋼析出的碳化物顆粒約增加76%，基體組織亦明顯細(xì)化撒肉。

　〗鋈（2）深冷處理對高速鋼性能的影響。

　　深冷處理過程中实腹，大量的殘留奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體馏舰，特別是過飽和的亞穩(wěn)定馬氏體在從-196℃至室溫過程中會降低過飽和度，析出彌散拓坠、尺寸僅為20―60A并與基體保持共格關(guān)系的超微細(xì)碳化物，可以使馬氏體晶格畸變減小哩拒，微觀應(yīng)力降低赎遗，而細(xì)小彌散的碳化物在材料塑性變形時(shí)可以阻礙位錯(cuò)運(yùn)動，從而強(qiáng)化基體組織曾谁。同時(shí)由于超微細(xì)碳化物顆析出峰孝，均勻分布在馬氏體基體上，減弱了晶界催化作用莱衩，而基體組織的細(xì)化既減弱了雜質(zhì)元素在晶界的偏聚程度爵嗅，又發(fā)揮了晶界強(qiáng)化作用娇澎，從而改善了高速鋼的性能，使硬度睹晒、沖擊韌性和耐磨性都顯著提高[3]趟庄。模具硬度高，其耐磨性也就好伪很，如硬度由60HRC提高至62-63HRC戚啥，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高40%锉试，延長深冷處理時(shí)間后猫十，在硬度沒有太大變化的情況下，相對耐磨性ξ有所增大[4]呆盖。

　⊥显啤（3）高速鋼模具深冷處理工藝過程

　　為防止高速鋼模具（特別是形狀復(fù)雜的模具）在深冷處理中發(fā)生斷裂和變脆，建議淬火后的高速鋼模具在560℃回火1h再進(jìn)行液氮深冷處理应又，然后在400℃進(jìn)行最終回火30-60min宙项，這種熱處理工藝不但可以防止模具斷裂和脆化，而且可以提高模具壽命1.5―2倍饶饿。

　　高速鋼模具深冷處理工藝過程為”昙激，模具除油垢→放入保溫罐中→少量多次注入液氮→保溫4h→取出模具→400℃回火45min。

　　3 高速鋼模具深冷處理應(yīng)用實(shí)例

　∠嫔妗（1）凸模：汽車廠的高速鋼凸模赤猾，未經(jīng)深冷處理時(shí)只能使用10萬次，而采用液氮經(jīng)-196℃×4h深冷處理后再400回火若棒，使用壽命提高到130萬次照渴。

　　（2）沖壓凹模：生產(chǎn)使用結(jié)果表明的唆，深冷處理后產(chǎn)量提高二倍多肩降。

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

　　4 結(jié)束語

　　（1）高速鋼深冷處理過程中饰恕，由于殘留奧氏體向馬氏體以及超細(xì)碳化物的析出挠羔，硬度、耐磨性、沖擊韌性破加、紅硬性得到提高俱恶。

　　（2）作為一種新工藝深冷處理應(yīng)用在高速模具鋼的熱處理中范舀，可顯著提高模具的使用壽命合是，具有很大的實(shí)用價(jià)值。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)尿背，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享端仰，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)，也不構(gòu)成任何其他建議田藐。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布荔烧、編輯整理上傳，對此類作品本站僅提供交流平臺娜振，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)社殉。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片眨涯、文字如涉及作品版權(quán)問題扑认，請第一時(shí)間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容凑溜，以保證您的權(quán)益犯舆！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。