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深冷處理的零件試驗
日期：2025-07-18 16:55
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摘要：
觀察失效整形模具表面發現，模具表面布滿剝落坑和很多細小犁溝。這是由于模具在整形過程中，被整形的粉末冶金零件132襯套的粉體密度較高，達7.0g/cm3，燒結后硬度也較高，芯棒和陰模在整形過程中受到很大的擠壓力，模具在反復擠壓下，在模具亞表層殘余奧氏體處發生反復變形，產生位錯塞積，而萌生裂紋，在反復擠壓過程中裂紋擴展，直至表面而剝落，形成嚴重的剝落坑(1)。另外粉體中存在的雜質——多種硬質相粒子，在模具整形過程中在模具表面產生犁削，使模具表面布滿犁溝，由于雜質粒子較小，故形成的犁溝較淺。芯棒由剝落和犁削共同作用下，產生尺寸超差而報廢。
GCr15模具鋼制作的芯棒在深冷處理過程中組織結構發生如下變化(2)(3)，殘余奧氏體量減少。殘余奧氏體中合金元素，特別是碳元素起著強化殘余奧氏體的作用，因而需要較多的能量才能促使剪切機理來產生馬氏體，深冷處理就是利用過冷度來增加馬氏體轉變的驅動力，隨著深冷溫度降低，過冷度增加，馬氏體轉變越完全。在冷卻過程中殘余奧氏體向馬氏體的轉變速度，不取決與時間，而與過冷度有關，即殘余奧氏體量只與深冷溫度有關。另外，深冷處理還可以析出細小碳化物，細化組織結構。
深冷處理減少了殘余奧氏體量，增加了芯棒在擠壓過程中在亞表層萌生裂紋的難度，同時由于殘余奧氏體量減少以及細小碳化物析出和組織細化，使犁削難度增加。因此，芯棒經深冷處理后，增加了抗疲勞磨損和磨粒磨損的能力，從而提高了芯棒壽命。如果深冷處理溫度較高(高于-160℃)，過冷度較小，殘余奧氏體向馬氏體的轉變的能量不足，殘余奧氏體量較多，表現在模具硬度幾乎不變，模具壽命提高不多。在較低溫度下深冷處理，只要保溫時間足以使芯棒冷透(不小于2h)，殘余奧氏體向馬氏體的轉變就較為完全，但馬氏體中析出的細小碳化物的量隨著保溫時間的延長而緩慢增加。因此，模具壽命也隨保溫時間延長而緩慢增加。如果考慮到隨著保溫時間延長，模具深冷處理的成本也增大，那么取保溫時間為2～4h*適宜。
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