Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
摘要：指出了對高速鋼採用-196℃液氮深冷處理可使組織發生明顯變化，有效促使殘留奧氏體向馬氏體轉變及超細碳化物的析出，使模具獲得較佳的綜合力學性能，深冷處理後高速鋼模具的使用壽命較常規熱處理提高三倍以上，具有十分重要的使用價值。
關鍵詞 高速鋼 模具 殘留奧氏體 超細碳化物 使用壽命
1 引言
高速鋼自1990年問世以來，一直是以製造金屬切削刀具而 著稱，隨著科學技術的飛躍發展，高速鋼的應用範圍不斷擴大。從60年代開始，日本以汽車、自行車工業為中心，試用高速鋼做模具取得成功，現在生產的高速鋼 約有15%用於製造模具。高速鋼主要是用來製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越。高速鋼用於模具的主要工藝難點在於 熱處理技術的掌握。目前我國使用最廣泛的高速鋼是鎢系W18Cr4V（簡稱18-4-1）鋼和鎢鉬系W6Mo5Cr4V2（簡稱6-5-4-2）鋼 [1]。這兩種鋼的傳統淬火回火工藝特點是：高溫淬火後需在一次硬化範圍內回火三次，以獲得高硬度和熱硬性，工藝規範如表1所示。主要缺點是在某些場所硬 度不足。為了改善模具強韌性，近年來高速鋼的傳統淬火回火工藝也發生了變革。
表1 高速鋼常用熱處理規格
鋼號 淬火加熱溫度範圍[切削髮刀具] [冷作模具]（℃） 回火規範
W18Cr4V 1240-1310 1240-1250 560℃×1h×3次
W6Mo5Cr4V2 1200-1250 1180-1200 560℃×1h×3次
2 深冷處理法原理及工藝過程
高 速鋼的冷處理是在三十年代後期提出的，按傳統概念，冷處理的目的是將淬火鋼件冷卻到零下（一般為-60℃－－-70℃），使鋼內的殘餘奧氏體轉變為馬氏 體。過去工業上採用高速鋼冷處理主要應用於縮短熱處理生產週期，即用淬火+冷處理+一次回火來代替處理方法[2]，即在-100℃－ -196℃（液氮）處理淬火零件，其後在400℃回火一次，不必需原來2－3次的重複回火。經深冷處理後零件的硬度和耐磨性進一步改善，耐磨性可提高 40%，既縮短回火時間，節省了能量，又明顯提高了模具使用壽命。20世紀70年代以來，國內外對深冷處理的研究工作卓有成效，前蘇聯、美國、日本等國均 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定性。
（1）深冷處理後的組織轉變。
經深冷處理的淬火高速鋼不但引起了奧氏體轉變，同時也引起了馬氏體轉變。過去幾十年來強調的是殘餘奧氏體轉變，馬氏體分解這一新發現可以看作近年來高速鋼深冷處理研究的新進展。
高 速鋼種的馬氏體最終轉變點Mf非常低，例如W18Cr4V鋼的Mf點約-100℃，因此淬火冷卻到室溫會殘留大量的奧氏體，一般認為鋼中殘留較多的奧氏體 是有害的，會降低鋼的硬度、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。試驗證明：採用深冷處理可使鋼中殘留奧氏體降至最低極限，由表2 可以看出W18Cr4V高速鋼經淬火、回火後，深冷處理可以使回火後的殘留奧氏體量降低24%。
表2 不同處理工藝對W18Cr4V鋼殘留奧氏體的影響（體積百分數%）
熱處理工藝 殘留奧氏體AR
1280℃淬火+500℃×1h×3次回火 10
-196℃深冷處理 7.6
前 蘇聯列寧格勒工業大學研究了-196℃液氮中15min的深冷處理對高速鋼轉變的影響，試驗結果表明，-70℃－－-75℃到-130℃－－ -140℃範圍內進行深冷處理時發生馬氏體轉變，當冷卻到-196℃時轉變停滯。在-90℃－－-120℃溫度範圍內，出現試樣容積的見效，這證明馬氏體 已部分分解並在位錯面上析出了碳原子和形成了超顯微碳化物。可見，社冷處理使高速鋼析出碳化物的顆粒明顯增多，且瀰散均勻，W18Cr4V鋼經深冷處理後 碳化物顆粒約增加8%，W6Mo5Cr4V2鋼析出的碳化物顆粒約增加76%，基體組織亦明顯細化。
（2）深冷處理對高速鋼性能的影響。
深 冷處理過程中，大量的殘留奧氏體轉變為馬氏體，特別是過飽和的亞穩定馬氏體在從-196℃至室溫過程中會降低過飽和度，析出瀰散、尺寸僅為20－60A並 與基體保持共格關係的超微細碳化物，可以使馬氏體晶格畸變減小，微觀應力降低，而細小瀰散的碳化物在材料塑性變形時可以阻礙位錯運動，從而強化基體組織。 同時由於超微細碳化物顆析出，均勻分佈在馬氏體基體上，減弱了晶界催化作用，而基體組織的細化既減弱了雜質元素在晶界的偏聚程度，又發揮了晶界強化作用， 從而改善了高速鋼的性能，使硬度、衝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62-63HRC，模具耐磨 性增加30%－40%。
可看出深冷處理後模具的相對耐磨性提高40%，延長深冷處理時間後，在硬度沒有太大變化的情況下，相對耐磨性ξ有所增大[4]。
（3）高速鋼模具深冷處理工藝過程
為防止高速鋼模具（特別是形狀複雜的模具）在深冷處理中發生斷裂和變脆，建議淬火後的高速鋼模具在560℃回火1h再進行液氮深冷處理，然後在400℃進行最終回火30-60min，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→400℃回火45min。
3 高速鋼模具深冷處理應用實例
（1）凸模：汽車廠的高速鋼凸模，未經深冷處理時只能使用10萬次，而採用液氮經-196℃×4h深冷處理後再400回火，使用壽命提高到130萬次。
（2）沖壓凹模：生產使用結果表明，深冷處理後產量提高二倍多。
（3）硅鋼片冷沖模：為降低模具深冷處理後的脆性和內應力，將深冷處理與中溫回火相配合，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，穩定在5－7萬沖次。
4 結束語
（1）高速鋼深冷處理過程中，由於殘留奧氏體向馬氏體以及超細碳化物的析出，硬度、耐磨性、衝擊韌性、紅硬性得到提高。
（2）作為一種新工藝深冷處理應用在高速模具鋼的熱處理中，可顯著提高模具的使用壽命，具有很大的實用價值。
參考文獻
1 陳景榕.高速鋼冷作模具[J].機械工業材料，1994，（8）
2 中山久彥.用液氮進行的液體超冷處溫[J].國外金屬熱處理，1987，（1）
3 叢吉遠等.高速鋼深冷處理的組織轉變及耐磨性[J].熱加工工藝，1998，（3）
4 陳長風等.深冷處理對T12鋼磨料磨損性能的影響[J].金屬熱處理，2000，（10）
作者：空軍航空維修技術學院機電工程系（湖南長沙 410124） 劉勁松
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、BW捨棄式鑽石V卡刀’BW捨棄式金屬圓鋸片、木工捨棄式金屬圓鋸片、PCD木工圓鋸片、醫療配件刀具設計、汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、全鎢鋼V卡刀-電路版專用’全鎢鋼鋸片、焊刃式側銑刀、焊刃式千鳥側銑刀、焊刃式T型銑刀、焊刃式千鳥T型銑刀、焊刃式螺旋機械鉸刀、全鎢鋼斜邊刀電路版專用、鎢鋼焊刃式高速鉸刀、超微粒鎢鋼機械鉸刀、超微粒鎢鋼定點鑽、焊刃式帶柄角度銑刀、焊刃式螺旋立銑刀、焊刃式帶柄倒角銑刀、焊刃式角度銑刀、焊刃式筒型平面銑刀、木工產業鑽石刀具等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool..com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’Edge modifying knife’Solid carbide saw blade-V type’V-type locking-special use for PC board’Metal Slitting Sawa’Carbide Side milling Cutters’Carbide Side Milling Cutters With Staggered Teeth’Carbide T-Slot Milling Cutters’Carbide T-Slot Milling Cutters With Staggered Teeth’Carbide Machine Reamers’High speed reamer-standard type’High speed reamer-long type’’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool ‘V-type locking-special use for PC board ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
ようこそＢｅｗｉｓｅ Ｉｎｃ.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな
情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。
弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、
豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。
弊社は各領域に供給できる内容は：
（３）鎢鋼エンド・ミル設計
（４）航空エンド・ミル設計
（５）超高硬度エンド・ミル
（７）医療用品エンド・ミル設計
弊社の製品の供給調達機能は：
（４）オートメーション整備調達
弊社の全般供給
留言列表
