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對于深冷處理技術(shù),工具鋼深冷箱其處理工藝是決定處理效果的關(guān)鍵。深冷處理工藝中的關(guān)鍵影響因素主要包括:深冷處理方式、升降溫速度、回火前處理或者回火后處理、保溫時間、深冷次數(shù)等。
1、深冷處理方式可分為液體法和氣體法兩種。液體法是將工件直接放入液氮中,處理溫度為- 150℃。該方法的缺點(diǎn)是熱沖擊性大,有時甚至造成工件開裂。氣體法是通過液氮的汽化潛熱和低溫氮?dú)馕鼰醽碇评?,處理溫度達(dá)- 196℃,處理效果較好。
3、升降溫速度對深冷升、降溫速度主要有兩種觀點(diǎn)。一種觀點(diǎn)認(rèn)為深冷的升降溫速度不能太快,即不贊成將工件直接浸入液氮中,因?yàn)榧だ鋵?dǎo)致工件內(nèi)部的應(yīng)力增大,易造成工件的變形或開裂。
3、回火前處理或者回火后處理按回火工藝的順序,深冷處理可分為回火后深冷處理與回火前深冷處理。研究表明:回火前深冷能較大地提高工件的可加工性,回火后深冷能大幅度提高工件的力學(xué)性能。對于受沖擊載荷較大、易彎曲的模具,應(yīng)進(jìn)行回火后深冷,而對于要求硬度高、動載荷較大的模具,則進(jìn)行回火前深冷。回火后深冷能使硬度較低的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)檩^硬的、更穩(wěn)定的、耐磨性和耐熱性更高的馬氏體。
工具鋼深冷箱對于20鋼而言,采用回火后深冷處理對其硬度、強(qiáng)度提高不明顯,因?yàn)橹械吞间摯慊鸷髿埩魥W氏體的數(shù)量較少,回火后會形成殘留奧氏體穩(wěn)定相。對于T8鋼、3Cr2W8V鋼和9SiCr鋼,采用回火后深冷處理能顯著提高強(qiáng)度,但沖擊韌度下降;采用回火前深冷處理,118鋼的硬度、韌性不變而抗彎強(qiáng)度提高,3Cr2W8V鋼的硬度、強(qiáng)度、韌性均提高,9SiCr鋼的硬度提高不明顯,但沖擊韌度提高近兩倍。
4、深冷處理的時間深冷處理時間的長短,主要應(yīng)考慮被處理工件的導(dǎo)熱性、體積、冷透所需的時間及殘留奧氏體的轉(zhuǎn)化穩(wěn)定情況等因素,不必考慮奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變速度。很多學(xué)者認(rèn)為,深冷處理時間長的要比短的效果好,因?yàn)殚L時間深冷可以使鋼中的殘留奧氏體充分地轉(zhuǎn)變及更有利于碳化物粒子的形成,轉(zhuǎn)變完成后,材料的硬度不會再有明顯的變化。工件尺寸越小,完成轉(zhuǎn)變所需的時問越短,所以日前深冷處理時問一般取24h以上,也有些單位取48h以上。
5、深冷處理的次數(shù)一般認(rèn)為經(jīng)二次深冷處理效果適宜。因?yàn)榻?jīng)二次深冷處理可以一定限度地改善材料的力學(xué)性能,重復(fù)上一次的變化,即細(xì)小碳化物的析出、馬氏體針(片)的細(xì)化以及殘留奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變;經(jīng)二次深冷處理后,材料的組織將不再發(fā)生變化。材料不同,深冷處理溫度也不同,材料硬度的增加也就不一樣,但有一點(diǎn)可以肯定,深冷處理不會降低材料的原有硬度。
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