模具鋼深冷處理

1、摘要摘要：指出了對(duì)高速鋼采用196℃液氮深冷處理可使組織發(fā)生明顯變化，有效促使殘留奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變及超細(xì)碳化物的析出，使模具獲得較佳的綜合力學(xué)性能，深冷處理后高速鋼模具的使用壽命較常規(guī)熱處理提高三倍以上，具有十分重要的使用價(jià)值。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞高速鋼模具殘留奧氏體超細(xì)碳化物使用壽命1引言高速鋼自1903年問(wèn)世以來(lái)，一直是以制造金屬切削刀具而著稱，隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展，高速鋼的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。從60年代開(kāi)始，日本以汽車、自行車工業(yè)為中心

2、，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。高速鋼主要是用來(lái)制造冷擠壓模具及冷墩壓模具，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。目前我國(guó)使用最廣泛的高速鋼是鎢系W18Cr4V（簡(jiǎn)稱1841）鋼和鎢鉬系W6Mo5Cr4V2（簡(jiǎn)稱6542）鋼[1]。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，工藝規(guī)范如表1所示。主

3、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，近年來(lái)高速鋼的傳統(tǒng)淬火回火工藝也發(fā)生了變革。表1高速鋼常用熱處理規(guī)格高速鋼常用熱處理規(guī)格前蘇聯(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，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，當(dāng)冷卻到196℃時(shí)轉(zhuǎn)變停滯。在90℃――120℃溫度范圍內(nèi)，出現(xiàn)試樣容積的見(jiàn)效，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

4、超顯微碳化物?？梢?jiàn)，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，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(xì)化。（2）深冷處理對(duì)高速鋼性能的影響。深冷處理過(guò)程中，大量的殘留奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，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、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，微觀應(yīng)

5、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)，從而強(qiáng)化基體組織。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，減弱了晶界催化作用，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，從而改善了高速鋼的性能，使硬度、沖擊韌性和耐磨性都顯著提高[3]。模具硬度高，其耐磨性也就好，如硬度由60HRC提高至6263HRC，模具耐磨性增加30%―40%?？煽闯錾罾涮幚砗竽＞叩南鄬?duì)耐磨性提高40%，延長(zhǎng)深冷處

6、理時(shí)間后，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]。（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，然后在400℃進(jìn)行最終回火3060min，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。高速鋼模具深冷處理工藝過(guò)程為”，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→