摘要∶指出了对高速钢采用-196℃液氮深冷处理可使组织发生明显变化，促使残留奥氏体向马氏体转变及超细碳化物的析出.从而使模具获得较佳的综合力学性能。高速钢模具的使用寿命，通过深冷处理后比常规热处理提高3倍以上，其使用价值非常显著。

　　关键词：高速钢;深冷处理;残留奥氏体;模具;深冷处理工艺

　　引 言

　　高速钢一直是以制造金属切削刀具而著称的。自从20世纪60年代开始，日本以汽车工业为中心，试用高速钢做模具并取得成功，高速钢的应用范围不断扩大。主要采用高速钢制造冷挤压模具，其中钼系高速钢比钨系高速钢韧性更加优越。主要工艺难点在于热处理技术的掌握。我国使用最广泛的高速钢是钨系的W18Gr4V钢和钨钼系的W6Mo5Cr4V2钢。其传统淬火回火工艺特点是：高温淬火后需要一次硬化范围内回火3次(如表1所示)，其缺点是硬度不足.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1 高速钢常用热处理规格

　　1 深冷处理法原理及工艺过程

　　过去工业上采用高速钢冷处理的目的是将淬火钢件冷却到-60℃左右，使钢内的残余奥氏体转变为马氏体。缩短热处理生产周期。采用淬火+冷处理+一次回火，经深冷处理后零件的硬度和耐磨性进一步改善。20世纪70年代以来，对深冷处理的研究更加深人并取得重要成果，有效地利用深冷处理来提高模具的使用寿命、耐磨性及稳定的尺寸。

　　1.1 深冷处理后的组织转变

　　深冷处理后的高速钢同时引起奥氏体和马氏体的转变。其中马氏体最终转心点M1非常低，例如W18Cr4V的M1点为-100℃。因此淬火冷却到室温残留大量的奥氏体，而大量奥氏体的存在会降低钢的硬度，耐磨性以及热性能和磁性下降。实验证明，回火后，深冷处理可以使残留的奥氏体降低20%左右。表2所示为不同处理工艺对W18Cr4V钢残留奥氏体的影响.

　　通过对-196℃液氮中15min的深冷处理，实验表明，当温度在-70℃～-75℃到-130℃～-140℃范围内进行深冷处理时，马氏体转变;当冷却到-196℃时转变停滞;在-90～-120℃温度范围内，出现试样容积的见效，这就说明了马氏体已部分分解并在位错面上析出了碳原子并形成了超显微碳化物，其基体组织明显细化。

表2 不同处理工艺对W18Cr4V钢残留奥氏体的影响(体积百分数%)

　　1.2 深冷处理对高速钢性能的影响

　　深冷处理过程中，大量的奥氏体转变为马氏体，析出超微细碳化物，降低应力，强化基体组织，减弱了晶界催化作用，从而改善了高速钢的性能，使硬度、冲击韧性、耐磨性都显著提高.实践证明，经深冷处理后模具的相对耐磨性提高40%。

　　1.3 工艺过程

　　高速钢模具深冷处理工艺过程为∶模具除油垢→放入保漫罐中→少量多次注入液氮一保温4h→取出模具→400℃回火45 min。这种热处理工艺不但可以防止模具断裂和脆化，还可以提高模具寿命1～2倍。

　　2 高速钢模具深冷处理应用实例

　　1)冲压凹模∶生产使用结果表明，深冷处理后产量提高2倍多。

　　2)凸模;未经深冷处理时只能使用10万次，而采用液氮-196℃×4 h深冷处理后，使用寿命提高到130万次。

　　3)硅钢片冷冲模∶将深冷处理与中温回火相配合，可以改善模具抗破坏性及其他综合性能，提高寿命3倍以上。

　　3 结 语

　　1)作为—种新工艺，利用深冷处理，可显著提高模具的使用寿命，具有很高的实用价值。

　　2)由于残余奥氏体向马氏体转变以及超细碳化物的析出，可提高硬度、耐磨性、冲击韧性等。

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