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液氮低温箱在高速钢模具中的应用

更新时间:2023-02-06  |  点击率:609
  液氮低温箱是将被处理工件置于特定的、可控的低温环境中,使材料的微观组织结构产生变化,从而达到提高或改善材料性能的一种新技术的衍生产品。
  
  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,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。
  

液氮低温箱

 

  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,有效地利用液氮低温箱的深冷处理来提高模具的使用寿命、耐磨性及稳定的尺寸。
  
  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,经过液氮低温箱的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,有关实验表明,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。