1 引言

　　高速鋼自1990年問(wèn)世以來(lái)与笛，一直是以制造金屬切削刀具而著稱光羞，隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展逆航，高速鋼的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大美旧。從60年代開(kāi)始渤滞，日本以汽車、自行車工業(yè)為中心陈症，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%用于制造模具震糖。高速鋼主要是用來(lái)制造冷擠壓模具及冷墩壓模具录肯，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)的掌握吊说。目前我國(guó)使用最廣泛的高速鋼是鎢系W18Cr4V（簡(jiǎn)稱18-4-1）鋼和鎢鉬系W6Mo5Cr4V2（簡(jiǎn)稱6-5-4-2）鋼[1]论咏。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颁井，工藝規(guī)范如表1所示厅贪。主要缺點(diǎn)是在某些場(chǎng)所硬度不足。為了改善模具強(qiáng)韌性雅宾，近年來(lái)高速鋼的傳統(tǒng)淬火回火工藝也發(fā)生了變革倚撰。

　　2 深冷處理法原理及工藝過(guò)程

　　高速鋼的冷處理是在三十年代后期提出的，按傳統(tǒng)概念擅锁，冷處理的目的是將淬火鋼件冷卻到零下（一般為-60℃――-70℃）窝秤，使鋼內(nèi)的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。過(guò)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)周期母谋，即用淬火+冷處理+一次回火來(lái)代替處理方法[2]幽州，即在-100℃― -196℃（液氮）處理淬火零件，其后在400℃回火一次堰哗，不必需原來(lái)2―3次的重復(fù)回火匙戚。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%恐梅，既縮短回火時(shí)間潭三，節(jié)省了能量，又明顯提高了模具使用壽命掀塞。20世紀(jì)70年代以來(lái)粒惜，國(guó)內(nèi)外對(duì)深冷處理的研究工作卓有成效，前蘇聯(lián)颈墅、美國(guó)蜡镶、日本等國(guó)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)定性恤筛。

　」倩埂（1）深冷處理后的組織轉(zhuǎn)變芹橡。

　　經(jīng)深冷處理的淬火高速鋼不但引起了奧氏體轉(zhuǎn)變，同時(shí)也引起了馬氏體轉(zhuǎn)變望伦。過(guò)去幾十年來(lái)強(qiáng)調(diào)的是殘余奧氏體轉(zhuǎn)變林说，馬氏體分解這一新發(fā)現(xiàn)可以看作近年來(lái)高速鋼深冷處理研究的新進(jìn)展。

　　高速鋼種的馬氏體最終轉(zhuǎn)變點(diǎn)Mf非常低屯伞，例如W18Cr4V鋼的Mf點(diǎn)約-100℃腿箩，因此淬火冷卻到室溫會(huì)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劣摇，會(huì)降低鋼的硬度珠移、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末融。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钧惧，由表2可以看出W18Cr4V高速鋼經(jīng)淬火、回火后粮郁，深冷處理可以使回火后的殘留奧氏體量降低24%叮歧。

　　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(duì)高速鋼轉(zhuǎn)變的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明学咸，-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)變菌秘，當(dāng)冷卻到-196℃時(shí)轉(zhuǎn)變停滯。在-90℃――-120℃溫度范圍內(nèi)骤顿，出現(xiàn)試樣容積的見(jiàn)效卿截，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∪洌可見(jiàn)拨蓖，社冷處理使高速鋼析出碳化物的顆粒明顯增多，且彌散均勻刺泌，W18Cr4V鋼經(jīng)深冷處理后碳化物顆粒約增加8%照旺，W6Mo5Cr4V2鋼析出的碳化物顆粒約增加76%，基體組織亦明顯細(xì)化男枝。

　≡推帧（2）深冷處理對(duì)高速鋼性能的影響。

　　深冷處理過(guò)程中场刑，大量的殘留奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體般此，特別是過(guò)飽和的亞穩(wěn)定馬氏體在從-196℃至室溫過(guò)程中會(huì)降低過(guò)飽和度，析出彌散牵现、尺寸僅為20―60A并與基體保持共格關(guān)系的超微細(xì)碳化物铐懊，可以使馬氏體晶格畸變減小，微觀應(yīng)力降低，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(dòng)科乎，從而強(qiáng)化基體組織壁畸。同時(shí)由于超微細(xì)碳化物顆析出，均勻分布在馬氏體基體上茅茂，減弱了晶界催化作用捏萍，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，又發(fā)揮了晶界強(qiáng)化作用空闲，從而改善了高速鋼的性能令杈，使硬度、沖擊韌性和耐磨性都顯著提高[3]碴倾。模具硬度高棋眠，其耐磨性也就好，如硬度由60HRC提高至62-63HRC遣抄，模具耐磨性增加30%―40%意宝。

　　可看出深冷處理后模具的相對(duì)耐磨性提高40%杭喊，延長(zhǎng)深冷處理時(shí)間后庵臼，在硬度沒(méi)有太大變化的情況下，相對(duì)耐磨性ξ有所增大[4]烤恃。

　±垦（3）高速鋼模具深冷處理工藝過(guò)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)行液氮深冷處理肴奠，然后在400℃進(jìn)行最終回火30-60min辙势，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倍乡优。

　　高速鋼模具深冷處理工藝過(guò)程為”羞媳，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

　★妗（1）凸模：汽車廠的高速鋼凸模扼菠，未經(jīng)深冷處理時(shí)只能使用10萬(wàn)次，而采用液氮經(jīng)-196℃×4h深冷處理后再400回火坝咐，使用壽命提高到130萬(wàn)次循榆。

　　（2）沖壓凹模：生產(chǎn)使用結(jié)果表明墨坚，深冷處理后產(chǎn)量提高二倍多秧饮。

　　（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)力泽篮，將深冷處理與中溫回火相配合盗尸，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，穩(wěn)定在5―7萬(wàn)沖次振劳。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　（1）高速鋼深冷處理過(guò)程中椎组，由于殘留奧氏體向馬氏體以及超細(xì)碳化物的析出，硬度历恐、耐磨性寸癌、沖擊韌性、紅硬性得到提高弱贼。

　±嫉贰（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，可顯著提高模具的使用壽命卓胶，具有很大的實(shí)用價(jià)值赞亡。

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