提高刀具、模具使用壽命的超冷技術(shù)

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時間：2014-12-01 10:54:33點(diǎn)擊率：

　塑膠五金網(wǎng)訊：　一、超冷處理針對高速鋼

　　在超冷處理過程中，金屬中大量殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，將過飽和的亞穩(wěn)定馬氏體降低其飽和度，降低微觀應(yīng)力，析出彌散，而且析出彌散的超細(xì)小碳化物在材料塑性變形時有效的阻礙錯位運(yùn)動，從而有效的強(qiáng)化了基體組織。由于超微細(xì)碳化物顆粒均勻分布在馬氏體上，有效的強(qiáng)化晶界，從而改善了高速鋼的性能，使抗沖擊韌性、紅硬性、耐磨性都有大幅提升。

　　二、超冷處理針對硬質(zhì)合金

　　在超冷處理過程中，有效的將硬質(zhì)合金中的內(nèi)部應(yīng)力的有效調(diào)整，減少鈷產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力，增強(qiáng)產(chǎn)生微裂紋的阻力，有效的減低微裂紋的產(chǎn)生，從而提高了抗疲勞強(qiáng)度、韌性，同時增強(qiáng)了鈷對碳化鎢的結(jié)合性能，有效降低碳化物的剝離，有效提高了耐磨性能。不會發(fā)生組織變態(tài)的硬質(zhì)合金經(jīng)超冷處理(deep cryogenic treatment)后可以顯著的增加材料工件的使用壽命，確切的是硬質(zhì)合金的組織會更加致密，同時促進(jìn)時效(aging)，增加塑性變形的阻抗，單次使用除增加30%到5倍的壽命外，積碳層從原來0.02-0.05mm提升至0.08-0.13mm，可顯著降低再研磨量。

　　三、超冷處理針對鋁合金

　　把硬鋁(duralumin)固溶處理后，再進(jìn)行超冷處理(deep cryogenic treatment)，由于可以促使時效及大幅度消除殘余應(yīng)力，因而可以提升整體機(jī)械性質(zhì)。目前在國外的機(jī)械工業(yè)中運(yùn)用超冷處理提升鋁合金效能有很多案例，大部分經(jīng)過超冷處理的材料有7075、6061等。尤其是鋁合金制的運(yùn)用在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械零件經(jīng)超冷處理后的使用壽命更為顯著。

　　四、國外研究運(yùn)用超冷技術(shù)的情況

　　在20世紀(jì)初，國外就開始研究用過度冷卻的方法改變鋼的組織和性能。1938年，a ii.lyjireb首先提出高速工具鋼超冷處理的建議，并在理論上提出了冷到-80℃的理論根據(jù)。

　　美國在20世紀(jì)50年代已經(jīng)開始超冷處理對金屬性能影響的研究。60年代末，美國路易斯安娜理工大學(xué)機(jī)械工程系f.barron教授對5種合金鋼52100，d-2，a-2，m-2和o-1進(jìn)行了細(xì)致地研究。通過對比超冷處理與未超冷處理的試樣發(fā)現(xiàn)，超冷處理后的硬度雖然增加有限，但其磨粒磨損抗力卻有顯著提高。如經(jīng)-84℃處理后的試樣耐磨性比未處理的要提高2.0~6.6倍，經(jīng)-190℃處理的試樣耐磨性比-84℃處理的還要提高2.6倍。實際生產(chǎn)中也證實了f.barron的研究結(jié)論的正確性。

　　dayton公司在其生產(chǎn)報告中明確指出：采用-310℃f處理的沖頭壽命可提高一倍。美國材料開發(fā)有限公司于1966年10月，開始利用超冷處理方法來處理承受磨損的工具和零件。70年代美國休斯航空公司、通用動力公司、通用汽車公司、steelcase及日本cannon等公司均使用超冷處理技術(shù)，特別是rials improvement inc,則成為專門從事超冷處理的專業(yè)性公司。前蘇聯(lián)也是較早采用超冷處理技術(shù)來提高高速鋼使用壽命的國家。

　　20世紀(jì)80年代，澳大利亞、羅馬尼亞、德國、新加坡、英國等國家的學(xué)者對超冷處理的工藝、機(jī)理都做了一定的研究，研究結(jié)果普遍認(rèn)為超冷處理可使材料的性能明顯提高。

　　金屬材料和非金屬的不穩(wěn)定性(組織變態(tài)和加工產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力)造成生產(chǎn)的不穩(wěn)定，過度依賴工人，一直困擾業(yè)界。超冷技術(shù)保證有效果解決材料形變，確保加工尺寸精度，增加耐磨耗性，增加彈力，消除應(yīng)力，使組織微細(xì)化，進(jìn)而提升品質(zhì)，降低成本。

　　超冷技術(shù)是材料在熱處理后，可使用在已經(jīng)成型的工具、刀具、零件的處理工藝，可以穩(wěn)定材料的精密尺寸，提高材料的耐磨性能，恢復(fù)材料的機(jī)械性能。

　　超冷技術(shù)對材料的處理不于材料的表面處理，而且滲透于材料內(nèi)部組織，體現(xiàn)的是整體效應(yīng)，特別是對切削工具的重磨，不影響組織結(jié)構(gòu)，可以反復(fù)使用，其可重復(fù)使用性能明顯優(yōu)于涂層技術(shù)。超冷處理技術(shù)同時對工件能有效的減少淬火應(yīng)力和增強(qiáng)尺寸穩(wěn)定的性能。

　　傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)競爭力在面臨工業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型與升級，必須做出正確的改變。產(chǎn)品品質(zhì)的保證將由競爭條件轉(zhuǎn)變?yōu)樯鏃l件。工業(yè)產(chǎn)品的效能的提高，是工業(yè)人士所面臨的課題。然而金屬材料的基礎(chǔ)工程顯得更加重要，熱處理的基礎(chǔ)工作讓工業(yè)產(chǎn)品的品質(zhì)未臻完善，雖然熱處理賦予金屬材料生命，但是未給予壽命與效能。完整的基礎(chǔ)的工程除前面的熱處理外，尚包括后續(xù)的金屬超冷處理，才是保證產(chǎn)品品質(zhì)的基礎(chǔ)工作。金屬超冷處理(deep cryogenic treatment)將是金屬產(chǎn)品品質(zhì)的選擇。

　　超冷應(yīng)用行業(yè)包括：精密沖壓、納米材料、精密塑膠模具、切削刀具、滾齒刀，鋁合金材料、硬質(zhì)合金切削刀具/夾具、粉末冶金模具等。

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