行业应用：深冷处理提升工件的硬度及强度

日期：2024-04-19 17:05

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摘要： 行业应用：深冷处理提升工件的硬度及强度 提升工件的硬度及强度  深冷处理某种意义上是淬火的延续，让Mf点较低材料继续完成A向M的转变，在常规淬火后，有些材料残余奥氏体可达25%，甚至更高，通过继续转变，通常可以提**RC1-3度，多时甚至可达HRC5-6度。  马氏体基体析出纳米级别的超细碳化物，微量提升了工件的硬度。上海交大的钱士强用16Mn实验，基本撇开了残奥转变的影响，经多次深冷的工件相比未深冷的硬度提高了HRC约1.5度，说明弥散分布的超细碳化物对组织起到了弥散强化的作用。  根据材料手册，材料硬度在HRC50以上时，我们可以看到硬度每提升HRC0.5度，铬钢、铬钒钢及铬钼钢的抗拉强度通常提高幅度在30MPA左右。 <o:p></o:p> Cr12MoV钢冷镦模深冷处理<o:p></o:p>     Cr12MoV钢具有高的含碳量和含铬量，能形成大量碳化物和高合金度的马氏体，使钢具有高硬度，高耐磨性。同时，铬又使钢具有高的淬透性和回火稳定性，钼增加了钢的淬透性并且细化晶粒，钒既可以细化晶粒又可以增加材料的韧性，又能形成高硬度的VC，以进一步增加钢的耐磨性，所以Cr12MoV钢是制造冷作模具广泛使用的材料.<o:p></o:p>     以Cr12MoV钢硅钢片凸模为例:     制造工艺为：下料→锻造→球化退火→机加工→*终热处理→磨削。*终热处理工艺为：淬火加热温度1030℃，回火220℃。虽然在机加工之前，毛坯经过改锻，但热处理后模具使用寿命不高。     (1)凸模失效分析     通过对26个失效的凸模分析，发现模具失效的原因是劈裂与折断，其折断位置基本处于凸模长度方向的中间位置，劈裂位置全部处于韧口底部，凸模断裂前后的尺寸和形状没有变化，在断裂过程中没有发现任何塑性变形，全是脆性断裂。失效凸模化学成分：1.65C、 0.36Si、 0.30Mn、12.1Cr、0.46Mo  0.23V、0.027S、0.026P。金相组织：回火马氏体＋碳化物＋残余奥氏体，其中残余奥氏体含量较多，碳化物大小不均，有的颗粒较大，且大块碳化物还带有棱角。     Cr12MoV钢属于莱氏体钢，大块的共晶碳化合物尽管在锻造中已被击碎，但颗粒仍然较大，且分布不均，这些粗大且有棱角的碳化物降低了凸模的强度和韧性。工作时凸模受到较高载荷的作用，易在块状碳化物棱角与基体的交界处萌生疲劳裂纹，并沿着纵向向上发展，由此可见凸模的早期失效主要是疲劳断裂，而疲劳断裂的疲劳源主要处于刃口部位和中间部位带有棱角碳化物与基体的交界处。只有通过锻造工艺和热处理工艺对大块的共晶碳化物的形态改变来提高钢的强韧性。     另外淬火低温回火后组织中有较多的残余奥氏体，其含量大约在30%以上，使模具硬度不够，耐磨性不足。因为冲裁硅钢片的凸模要求剪切刃口锋利，冲裁过程中刃口一经磨钝，冲下来的孔边就会产生毛刺，所以凸模在使用中稍有钝角必须磨削修刃，修刃的同时凸模的长度缩短，当凸模的长度减少到一定程度就报废了，因此模具寿命不高。除了加强锻造工艺外，在正常模具热处理的基础上增加深冷处理工艺。深冷处理其实是淬火的延续，是利用过冷度来增加马氏体转变的驱动力，随着深冷温度降低，过冷度增加，残余奥氏体向马氏体转变越完全。另外深冷处理还能促进从淬后形成的马氏体中析出超微细碳化物，其数量和扩散程度明显大于未经深冷处理者，这些从马氏体中析出的高度弥散的碳化物，可使基体的抗压强度升高，冲击韧性提高，即提高强韧性。这些碳化物的析出，将会使材料的耐磨性、耐热性、硬度等性能显著提高。在凸模经1030℃油淬后，在≦25min时间内，将模具放入液氮中进行深冷处理；深冷处理后再对材料采用220℃回火.。用新工艺处理52副凸模在冲裁同一批硅钢片的条件下，与原工艺处理的凸模进行比较实验，经深冷处理的52副凸模中，合格率达到95%以上，使用寿命提高了8倍。由于韧性、疲劳强度的提高，避免了凸模的断裂，显著提高了凸模的使用寿命，降低了电机用硅钢片的生产成本，提高了生产厂的经济效益。<o:p></o:p>

行业应用：深冷处理提升工件的硬度及强度

提升工件的硬度及强度
深冷处理某种意义上是淬火的延续，让Mf点较低材料继续完成A向M的转变，在常规淬火后，有些材料残余奥氏体可达25%，甚至更高，通过继续转变，通常可以提**RC1-3度，多时甚至可达HRC5-6度。
马氏体基体析出纳米级别的超细碳化物，微量提升了工件的硬度。上海交大的钱士强用16Mn实验，基本撇开了残奥转变的影响，经多次深冷的工件相比未深冷的硬度提高了HRC约1.5度，说明弥散分布的超细碳化物对组织起到了弥散强化的作用。
根据材料手册，材料硬度在HRC50以上时，我们可以看到硬度每提升HRC0.5度，铬钢、铬钒钢及铬钼钢的抗拉强度通常提高幅度在30MPA左右。

Cr12MoV钢冷镦模深冷处理

Cr12MoV钢具有高的含碳量和含铬量，能形成大量碳化物和高合金度的马氏体，使钢具有高硬度，高耐磨性。同时，铬又使钢具有高的淬透性和回火稳定性，钼增加了钢的淬透性并且细化晶粒，钒既可以细化晶粒又可以增加材料的韧性，又能形成高硬度的VC，以进一步增加钢的耐磨性，所以Cr12MoV钢是制造冷作模具广泛使用的材料.

    以Cr12MoV钢硅钢片凸模为例:
    制造工艺为：下料→锻造→球化退火→机加工→*终热处理→磨削。*终热处理工艺为：淬火加热温度1030℃，回火220℃。虽然在机加工之前，毛坯经过改锻，但热处理后模具使用寿命不高。
    (1)凸模失效分析
    通过对26个失效的凸模分析，发现模具失效的原因是劈裂与折断，其折断位置基本处于凸模长度方向的中间位置，劈裂位置全部处于韧口底部，凸模断裂前后的尺寸和形状没有变化，在断裂过程中没有发现任何塑性变形，全是脆性断裂。失效凸模化学成分：1.65C、 0.36Si、 0.30Mn、12.1Cr、0.46Mo  0.23V、0.027S、0.026P。金相组织：回火马氏体＋碳化物＋残余奥氏体，其中残余奥氏体含量较多，碳化物大小不均，有的颗粒较大，且大块碳化物还带有棱角。
    Cr12MoV钢属于莱氏体钢，大块的共晶碳化合物尽管在锻造中已被击碎，但颗粒仍然较大，且分布不均，这些粗大且有棱角的碳化物降低了凸模的强度和韧性。工作时凸模受到较高载荷的作用，易在块状碳化物棱角与基体的交界处萌生疲劳裂纹，并沿着纵向向上发展，由此可见凸模的早期失效主要是疲劳断裂，而疲劳断裂的疲劳源主要处于刃口部位和中间部位带有棱角碳化物与基体的交界处。只有通过锻造工艺和热处理工艺对大块的共晶碳化物的形态改变来提高钢的强韧性。
    另外淬火低温回火后组织中有较多的残余奥氏体，其含量大约在30%以上，使模具硬度不够，耐磨性不足。因为冲裁硅钢片的凸模要求剪切刃口锋利，冲裁过程中刃口一经磨钝，冲下来的孔边就会产生毛刺，所以凸模在使用中稍有钝角必须磨削修刃，修刃的同时凸模的长度缩短，当凸模的长度减少到一定程度就报废了，因此模具寿命不高。除了加强锻造工艺外，在正常模具热处理的基础上增加深冷处理工艺。深冷处理其实是淬火的延续，是利用过冷度来增加马氏体转变的驱动力，随着深冷温度降低，过冷度增加，残余奥氏体向马氏体转变越完全。另外深冷处理还能促进从淬后形成的马氏体中析出超微细碳化物，其数量和扩散程度明显大于未经深冷处理者，这些从马氏体中析出的高度弥散的碳化物，可使基体的抗压强度升高，冲击韧性提高，即提高强韧性。这些碳化物的析出，将会使材料的耐磨性、耐热性、硬度等性能显著提高。在凸模经1030℃油淬后，在≦25min时间内，将模具放入液氮中进行深冷处理；深冷处理后再对材料采用220℃回火.。用新工艺处理52副凸模在冲裁同一批硅钢片的条件下，与原工艺处理的凸模进行比较实验，经深冷处理的52副凸模中，合格率达到95%以上，使用寿命提高了8倍。由于韧性、疲劳强度的提高，避免了凸模的断裂，显著提高了凸模的使用寿命，降低了电机用硅钢片的生产成本，提高了生产厂的经济效益。

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