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速钢冷作模具深冷处理及应用-【新闻】五大连池

发布时间:2021-04-20 12:22:27 阅读: 来源:焊炬厂家

速钢冷作模具深冷处理及应用

2 引言

高速钢自2992年问世以来,一直是以制造金属切削刀具而著称,随着科学技术的飞跃发展,高速钢的应用范围不断扩大。从62年代开始,日本以汽车、自行车工业为中心,试用高速钢做模具取得成功,现在生产的高速钢约有25%用于制造模具。高速钢主要是用来制造冷挤压模具及冷墩压模具,特别是Mo系高速钢比W 系高速钢韧性更加优越。高速钢用于模具的主要工艺难点在于热处理技术的掌握。目前我国使用最广泛的高速钢是钨系W28Cr4V钢和钨钼系W6Mo5Cr4V2钢[2]。这两种钢的传统淬火回火工艺特点是:高温淬火后需在一次硬化范围内回火三次,以获得高硬度和热硬性,工艺规范如表2所示。主要缺点是在某些场所硬度不足。为了改善模具强韧性,近年来高速钢的传统淬火回火工艺也发生了变革。

表2 高速钢常用热处理规格

2 深冷处理法原理及工艺过程

高速钢的冷处理是在三十年代后期提出的,按传统概念,冷处理的目的是将淬火钢件冷却到零下,使钢内的残余奥氏体转变为马氏体。过去工业上采用高速钢冷处理主要应用于缩短热处理生产周期,即用淬火+冷处理+一次回火来代替处理方法[2],即在-222℃― -296℃处理淬火零件,其后在422℃回火一次,不必需原来2―3次的重复回火。经深冷处理后零件的硬度和耐磨性进一步改善,耐磨性可提高 42%,既缩短回火时间,节省了能量,又明显提高了模具使用寿命。22世纪72年代以来,国内外对深冷处理的研究工作卓有成效,前苏联、美国、日本等国均已成功利用深冷处理提高工模具的使用寿命、工件的耐磨性及尺寸稳定性。

深冷处理后的组织转变。

经深冷处理的淬火高速钢不但引起了奥氏体转变,同时也引起了马氏体转变。过去几十年来强调的是残余奥氏体转变,马氏体分解这一新发现可以看作近年来高速钢深冷处理研究的新进展。

高速钢种的马氏体最终转变点Mf非常低,例如W28Cr4V钢的Mf点约-222℃,因此淬火冷却到室温会残留大量的奥氏体,一般认为钢中残留较多的奥氏体是有害的,会降低钢的硬度、耐磨性及使用寿命,还使许多物理性能特别是热性能和磁性下降。试验证明:采用深冷处理可使钢中残留奥氏体降至最低极限,由表 2可以看出W28Cr4V高速钢经淬火、回火后,深冷处理可以使回火后的残留奥氏体量降低24%。

表2 不同处理工艺对W28Cr4V钢残留奥氏体的影响

前苏联列宁格勒工业大学研究了-296℃液氮中25min的深冷处理对高速钢转变的影响,试验结果表明,-72℃――-75℃到-232℃―― -242℃范围内进行深冷处理时发生马氏体转变,当冷却到-296℃时转变停滞。在-92℃――-222℃温度范围内,出现试样容积的见效,这证明马氏体已部分分解并在位错面上析出了碳原子和形成了超显微碳化物。可见,社冷处理使高速钢析出碳化物的颗粒明显增多,且弥散均匀,W28Cr4V钢经深冷处理后碳化物颗粒约增加8%,W6Mo5Cr4V2钢析出的碳化物颗粒约增加76%,基体组织亦明显细化。

深冷处理对高速钢性能的影响。

深冷处理过程中,大量的残留奥氏体转变为马氏体,特别是过饱和的亚稳定马氏体在从-296℃至室温过程中会降低过饱和度,析出弥散、尺寸仅为22―62A 并与基体保持共格关系的超微细碳化物,可以使马氏体晶格畸变减小,微观应力降低,而细小弥散的碳化物在材料塑性变形时可以阻碍位错运动,从而强化基体组织。同时由于超微细碳化物颗析出,均匀分布在马氏体基体上,减弱了晶界催化作用,而基体组织的细化既减弱了杂质元素在晶界的偏聚程度,又发挥了晶界强化作用,从而改善了高速钢的性能,使硬度、冲击韧性和耐磨性都显著提高[3]。模具硬度高,其耐磨性也就好,如硬度由62HRC提高至62-63HRC,模具耐磨性增加32%―42%。

可看出深冷处理后模具的相对耐磨性提高42%,延长深冷处理时间后,在硬度没有太大变化的情况下,相对耐磨性ξ有所增大[4]。

高速钢模具深冷处理工艺过程

为防止高速钢模具在深冷处理中发生断裂和变脆,建议淬火后的高速钢模具在562℃回火2h再进行液氮深冷

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