深冷處理對模具材料壽命的影響

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           深冷處理對模具材料壽命的影響
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，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，Ｄ２材料室溫條件下淬火會殘留２０％的奧氏體，在－１９６℃超深冷時，其殘余奧氏體量會下降到２～４％，在－８０℃一般深冷處理時，仍會保留１０％的殘余奧氏體。

深冷處理對模具材料壽命的影響

三、超深冷處理能達到的效果        深冷處理對模具材料壽命的影響
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。

深冷處理對模具材料壽命的影響