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【珍藏】模具為什么要做超深冷處理

文章出處:常見問題 責任編輯:撫順特殊鋼股份有限公司 發表時間:2020-08-25
  

超深冷處理技術是在普通冷處理(-100~0℃)的基礎上發展起來的一門新技術,是在-190℃以下對材料進行處理的一種方法,是最新的材料強韌化處理工藝之一。目前一技術應用到很多領域中對材料進行處理,如航空航天、精密儀器儀表、摩擦偶件、工具、模具和量具、紡織機械零件、汽車工業和軍事科學領域,取得了很大的經濟效益。那么,模具為什么要做超深冷處理?對于模具的質量有什么影響嗎?

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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,如撫順特鋼FT32(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,撫順特鋼FT32(D2)材料室溫條件下淬火會殘留20%的奧氏體,在-80℃一般深冷處理時,仍會保留10%的殘余奧氏體,在-196℃超深冷時,其殘余奧氏體量會下降到2~4%。

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,比常規處理可減少三分之二,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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