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新聞動(dòng)態(tài)

高速鋼熱處理工藝過程及應(yīng)用原理
高速鋼熱處理工藝及應(yīng)用程序
      高速鋼是一種高合金工具鋼，高速鋼自問世以來，一直是以制造金屬切削刀具而著稱，隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展，高速鋼的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。從60年代開始，日本以汽車、自行車工業(yè)為中心，試用高速鋼做模具取得成功，現(xiàn)在生產(chǎn)的高速鋼約有15%用于制造模具。高速鋼主要是用來制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(yōu)越。高速鋼用于模具的主要工藝難點(diǎn)在于熱處理技術(shù)的掌握。目前我國(guó)使用*廣泛的高速鋼是鎢系W18Cr4V（簡(jiǎn)稱18-4-1）鋼和鎢鉬系W6Mo5Cr4V2（簡(jiǎn)稱6-5-4-2）鋼。這兩種鋼的傳統(tǒng)淬火回火工藝特點(diǎn)是：高溫淬火后需在一次硬化范圍內(nèi)回火三次，以獲得高硬度和熱硬性，工藝規(guī)范如下表所示。主要缺點(diǎn)是在某些場(chǎng)所硬度不足。為了改善模具強(qiáng)韌性，近年來高速鋼的傳統(tǒng)淬火回火工藝也發(fā)生了變革。
高速鋼常用熱處理規(guī)范
鋼號(hào)                淬火加熱溫度范圍（℃）    回火規(guī)范
切削刀具   冷作模具
W18Cr4V          1240-1310  1240-1250      560℃×1h×3次
W6Mo5Cr4V2      1200-1250  1180-1200      560℃×1h×3次
                                   高速鋼熱處理工藝過程及應(yīng)用原理
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后期提出的，按傳統(tǒng)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(nèi)的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。過去工業(yè)上采用高速鋼冷處理主要應(yīng)用于縮短熱處理生產(chǎn)周期，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，其后在400℃回火一次，不必需原來2―3次的重復(fù)回火。經(jīng)深冷處理后零件的硬度和耐磨性進(jìn)一步改善，耐磨性可提高40%，既縮短回火時(shí)間，節(jié)省了能量，又明顯提高了模具使用壽命。20世紀(jì)70年代以來，國(guó)內(nèi)外對(duì)深冷處理的研究工作卓有成效，前蘇聯(lián)、美國(guó)、日本等國(guó)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(wěn)定性。

深冷處理后的組織轉(zhuǎn)變
      經(jīng)深冷處理的淬火高速鋼不但引起了奧氏體轉(zhuǎn)變，同時(shí)也引起了馬氏體轉(zhuǎn)變。過去幾十年來強(qiáng)調(diào)的是殘余奧氏體轉(zhuǎn)變，馬氏體分解這一新發(fā)現(xiàn)可以看作近年來高速鋼深冷處理研究的新進(jìn)展。
高速鋼種的馬氏體*終轉(zhuǎn)變點(diǎn)Mf非常低，例如W18Cr4V鋼的Mf點(diǎn)約-100℃，因此淬火冷卻到室溫會(huì)殘留大量的奧氏體，一般認(rèn)為鋼中殘留較多的奧氏體是有害的，會(huì)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(yàn)證明：采用深冷處理可使鋼中殘留奧氏體降至*低極限，由下表可以看出W18Cr4V高速鋼經(jīng)淬火、回火后，深冷處理可以使回火后的殘留奧氏體量降低24%。
不同處理工藝對(duì)W18Cr4V鋼殘留奧氏體的影響（體積百分?jǐn)?shù)%）

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(lián)列寧格勒工業(yè)大學(xué)研究了-196℃液氮中15min的深冷處理對(duì)高速鋼轉(zhuǎn)變的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明，-70℃――-75℃到-130℃――-140℃范圍內(nèi)進(jìn)行深冷處理時(shí)發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，當(dāng)冷卻到-196℃時(shí)轉(zhuǎn)變停滯。在-90℃――-120℃溫度范圍內(nèi)，出現(xiàn)試樣容積的見效，這證明馬氏體已部分分解并在位錯(cuò)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，且彌散均勻，W18Cr4V鋼經(jīng)深冷處理后碳化物顆粒約增加8%，W6Mo5Cr4V2鋼析出的碳化物顆粒約增加76%，基體組織亦明顯細(xì)化。可看出深冷處理后模具的相對(duì)耐磨性提高40%，延長(zhǎng)深冷處理時(shí)間后，在硬度沒有太大變化的情況下，相對(duì)耐磨性有所增大。
                   高速鋼熱處理工藝過程及應(yīng)用原理
高速鋼模具深冷處理工藝過程 
       為防止高速鋼模具（特別是形狀復(fù)雜的模具）在深冷處理中發(fā)生斷裂和變脆，建議淬火后的高速鋼模具在560℃回火1h再進(jìn)行液氮深冷處理，然后在400℃進(jìn)行*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。
總之，對(duì)高速鋼采用-196℃液氮深冷處理可使組織發(fā)生明顯變化，有效促使殘留奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變及超細(xì)碳化物的析出，硬度、耐磨性、沖擊韌性、紅硬性得到提高，使模具獲得較佳的綜合力學(xué)性能，深冷處理后高速鋼模具的使用壽命較常規(guī)熱處理提高三倍以上，具有十分重要的實(shí)用價(jià)值。
高速鋼深冷處理應(yīng)用實(shí)例
（1）凸模：汽車廠的高速鋼凸模，未經(jīng)深冷處理時(shí)只能使用10萬次，而采用液氮經(jīng)-196℃×4h深冷處理后再400回火，使用壽命提高到130萬次。
（2）沖壓凹模：生產(chǎn)使用結(jié)果表明，深冷處理后產(chǎn)量提高二倍多。
（3）硅鋼片冷沖模：為降低模具深冷處理后的脆性和內(nèi)應(yīng)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(wěn)定在5―7萬沖次。


編      輯：日加金屬制品（上海）有限公司技術(shù)部
題       目：高速鋼熱處理工藝過程及應(yīng)用原理
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