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为什么模具需要超深冷处理?

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发表于 2024-6-7 14:09:00 来自手机 | 显示全部楼层 |阅读模式
超深冷处理技术是在普通冷处理(-100~0℃)基础上发展起来的新技术,它是一种在-190℃以下处理材料的方法,是最新的材料增韧处理技术之一。目前,该技术已应用于许多领域来处理材料,如航空航天、精密仪器仪表、摩擦零件、工具、模具和量具、纺织机械零件、汽车工业和军事科学等,并取得了巨大的经济效益。那么,模具为什么要进行超深冷却处理呢?对模具质量有影响吗?
一、影响模具使用寿命和尺寸稳定性的主要因素
1.残余奥氏体的影响
淬火后,奥氏体在室温下不能完全转变为马氏体。例如,抚顺特殊钢FT32(D2)正常淬火后,残余奥氏体量可达20%,而在350℃以下回火,残余奥氏体量几乎不变。但是,在模具的后期加工和使用过程中,如磨削、电加工、高速)中压等,摩热容易导致残余奥氏体的进一步转变。因为新生的马氏体非常脆。同时,由于奥氏体与马氏体的体积比不同,残余奥氏体量的不稳定会导致模县尺寸的不稳定,包括线切割定位精度的损失,孔径垂直度的降低,造成夹丝,同时也会改变模具使用和存放的精度。
模具的后处理,包括磨削和电加工,其产生的局部高热在已加工表面,会引起模具表面组织的转变和表面新的马氏体,使模具表面和韧性接头的脆性增加,抗疲劳性下降,降低模具的耐磨性。过度打磨和放电也会造成表面开裂。
2.残余应力的影响
淬火模县的残余应力来自两个方面:一是加热和冷却不均匀产生的体积应力;二是马氏体相变引起的显微组织应力。这两种残余应力一般都是拉应力,这种残余拉应力的存在降低了模具的实际承载能力,即降低了模具的疲劳寿命。残余应力的存在会使模具在受到外力时尺寸容易发生变化。同时,模具加工过程中产生的应力重分布往往使加工精度难以达到,严重时甚至导致模县开裂。
二、深冷处理和超深冷处理的机理在材料的淬火过程中,奥氏体转变为马氏体。由于马氏体的体积比较大,在材料中造成很大的压应力,使得奥氏体向马氏体的转变越来越困难,最终导致转变的失败,残留的奥氏体称为残余奥氏体,是在室温下的变化。如果转变的环境温度大大降低,马氏体的体积会缩小,其外围的压应力会降低,从而使残余奥氏体的转变得以重新进行。这就是深冷处理的机理。
一般来说,抚顺特钢的FT32(D2)材料在室温淬火后会保留20%的奧氏体,在-80℃深冷处理后会保留10%的奥氏体。在-196℃深冷处理时,残余奥氏体量将降至2~4%。

三、超深低温处理的效果
1.残余奥氏体几乎全部转变为马氏体,模具硬度提高(一般提高1 ~3 HR C);
2.耐磨性提高;
3.残余应力大大降低;
4.提高线切割的加工性能,精度(包括定位精度)稳定,降低粗切的孔径垂直度偏差,切割大块或薄片不会产生夹丝;5.室温变化引起的模具尺寸线性变化比常规处理可减少三分之二,有利于高精度模具尺寸的保持;6.冲压切口的使用寿命明显延长,可显著降低模具的使用成本。
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