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      超深冷處理對模具質量的影響 發布時間:2021-08-27

        導讀:隨著機械工業的不斷發展,對金屬材料的要求也越來越高,如何在材料以及熱處理工藝既定的前提下盡量提高金屬工件的機械性能及使用壽命,這成為很多熱處理行業前沿人士思考并探索的問題。




        一、影響模具使用壽命及尺寸安定性的主要因素


        1.殘余奧氏體的影響


        淬火后,奧氏體在常溫下不能完全轉變為馬氏體,如D2材料在正常淬火后不能轉變的殘余奧氏體可達20%,而在350℃以下的回火中,殘余奧氏體的量幾乎不發生變化,但在模具的后加工及使用中,如磨削、電加工、高速沖壓中的摩擦發熱,卻很容易導致殘余奧氏體進一步轉變,由于新生的馬氏體脆性極大,因而使模具的耐沖擊性能惡化。


        同時,由于奧氏體與馬氏體的容積比不一樣,殘余奧氏體量的不穩定將帶來模具尺寸的不穩定,包括線切割定位精度的流失,孔徑垂直度的下降,導致夾線,也包括模具使用及存放中精度的變化。


        模具的后加工,包括磨削、電加工,其產生的局部高熱均在加工表面,因而會造成模具表面組織的轉變,表面造成的新生馬氏體,使模具表面和韌口的脆性增加,疲勞抗力下降,同時使模具的耐磨性降低。過量的磨削及放電,還會造成表面龜裂。


        2.殘余應力的影響


        模具淬火的殘余應力來源于兩個方面:一為加熱及冷卻不均勻產生的體積應力;二為馬氏體轉變產生的組織應力。這兩種殘余應力一般均為拉應力,這種殘余拉應力的存在,降低了模具的實際承載能力,也就是降低了模具的疲勞壽命;殘余應力的存在會使模具受外力作用時,尺寸容易發生變化。同時,模具加工過程產生的應力重新分布,往往使加工精度不易達到,嚴重時還會造成模具開裂。




        二、深冷處理與超深冷處理的機理


        材料在淬火過程中發生奧氏體向馬氏體轉變,由于馬氏體的容積比較大,因而在材料內部造成很大的壓應力,使得奧氏體向馬氏體轉變越來越困難,最后導致轉變進行不下去,剩余的奧氏體即稱為殘余奧氏體,這是在室溫條件下發生的變化。如果轉變的環境溫度大幅下降,會導致馬氏體的體積發生收縮,其對周邊的壓應力就會減小,這樣殘余奧氏體的轉變又得以進行,深冷處理的機理就在于此。


        一般來講,D2材料室溫條件下淬火會殘留20%的奧氏體,在-196℃超深冷時,其殘余奧氏體量會下降到2~4%,在-80℃一般深冷處理時,仍會保留10%的殘余奧氏體。


        三、超深冷處理能達到的效果


        1.殘余奧氏體幾乎全部轉變為馬氏體,模具的硬度得到提高(一般可提高1~3HRC);


        2.耐磨性提高;


        3.殘留應力大幅度下降;


        4.改善線切割的加工性能,精度(包括定位精度)穩定性好,粗切的孔徑垂直度偏差減少,切割大件或薄件不會產生夾線;


        5.室溫變化引起的模具尺寸的線性變化,比常規處理可減少2/3,有利于模具高精度尺寸的保持;


        6.沖切口的壽命明顯提高,可顯著降低模具的使用成本。


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