深冷处理对产品的影响因素

关于深冷处理对高速钢的硬度、韧性和高速钢工具的寿命的影响，目前还有很多不一致的观点。

深冷处理对硬度的影响：大多数研究结果都认为深冷处理可以提高高速钢的硬度，一般认为可以提高硬度1～3HRC，但是也有些报道认为深冷处理不能提高高速钢的硬度。

深冷处理对韧性的影响：深冷处理对高速钢韧性的影响尚无统一的看法，有些试验证明深冷处理降低了高速钢的冲击韧度，但也有的试验数据表明深冷处理提高了高速钢的韧性。

深冷处理对高速钢工具寿命的影响：关于深冷处理对高速钢工具寿命影响的报道差别较大。国外有的报道称，深冷处理提高寿命2倍以上，也有的报道可以提高10倍，甚至更高。但是也有的报道称，深冷处理效果不明显，极个别情况下，出现寿命下降的现象。国内关于深冷处理对高速钢工具寿命影响的试验数据也不太一致。

目前只有在深冷处理可以提高钢的耐磨性这一点上几乎所有的试验数据都是一致的。深冷处理对高速钢性能的影响之所以产生很多矛盾的结论是由于深冷处理的影响因素很多，很复杂。深冷处理的影响因素主要有深冷处理的温度、保温时间、冷却速度以及深冷处理与回火的先后次序等，深冷处理的效果与高速钢的预备热处理情况也有十分密切的关系。

1.深冷处理温度的影响

深冷处理温度对高速钢耐磨性的影响如图3-52所示，W6Mo5Cr4V2高速钢试样在同样磨损条件下，在-70℃干冰中冷却试样的失重（图中CT）少于正常分级淬火试样的失重（图中CH）；在-196℃液氮中冷却试样的失重（图中DCT）少于在干冰中冷却试样的失重（图中CT），由此可见，深冷处理后高速钢的耐磨性高于冷处理的耐磨性，即深冷处理的温度越低，效果越好。

图3-52 深冷处理对高速钢耐磨性的影响

2.深冷处理保温时间的影响

关于深冷处理的保温时间对深冷处理效果的影响，目前还没有见到具体的试验数据。在国内外的众多有关深冷处理的文献中，深冷处理的保温时间有很大差别，有的保温时间为0.5h、1h、2h和24h，甚至更长时间的保温。在低温状态下保温时间的长短对深冷处理的效果是否有影响，尚未见到具体的试验数据。图3-53所示为英国报道的深冷处理的典型规范，深冷处理的保温时间长，近30h。

采用液氮罐直接冷却无法控制液氮的冷却温度。如果采用深冷处理箱冷却，整个处理过程完全自动进行，深冷处理的温度和保温时间都可以预先设定，这样效果更好，质量更稳定。深冷处理液氮箱流程如图3-54所示，其中主要由低温储存器、循环风机、螺纹管、温度控制器、室温蒸发器等部分组成，通过控制液氮的流量大小，即可以调节深冷处理温度。

图3-53 深冷处理的典型冷却规范

图3-54 深冷处理液氮箱流程

3.深冷处理后回火的影响

深冷处理后是否需要回火，也有不同报道。较早的试验大都是对商品工具直接进行深冷处理，深冷处理后一般都不回火，直接使用。在后来的很多报道中，深冷处理后也有进行回火的，还有深冷处理后只进行短时间回火的。也有的资料报道了回火温度对深冷处理后高速钢硬度和韧性的影响，如图3-55所示，在300～560℃温度区间回火时，无论是对冷处理（CT）还是深冷处理（DCT）试样的硬度都稍有提高，并且回火温度越高，硬度越高；冲击韧度伴随回火温度的升高而则有所下降。较新的深冷处理机理认为，深冷处理后碳化物的析出，是在深冷处理后回火过程中析出的。按此观点，深冷处理后回火对析出细小弥散碳化物是有好处的，回火是必需的。

(www.xing528.com)

图3-55 回火温度对M2高速钢的硬度和韧性的影响

4.深冷处理与回火先后次序的影响

深冷处理在淬火后进行，还是在回火后进行效果有很大不同。较原始的深冷处理方法是把成品高速钢刀具（已经淬火并回火）在液氮中冷却。另一种方法就是高速钢刀具淬火后直接进行深冷处理。国内曾进行过深冷处理与回火的不同次序对工具寿命的影响试验，其结果如下：

1）正常热处理（淬火+2次回火）的高速钢铰刀，寿命为加工600个孔。

2）淬火+2次回火+深冷处理的高速钢铰刀，寿命为加工900个孔。

3）淬火+1次回火+深冷处理的高速钢铰刀，寿命为加工2000个孔。

试验的结果是淬火+1次回火后进行深冷处理效果最好。由此看来，深冷处理与回火的先后次序很重要。深冷处理后是否要还回火目前尚无统一的看法。

5.预备热处理的影响

国外曾经对高速钢深冷处理前的原始热处理条件对深冷处理效果的影响进行了比较全面的试验。例如，在某试验中对3组M2（W6Mo5Cr4V2）高速钢试样进行了硬度和韧性试验，3组试样的处理条件如下：

第一组：正常淬火加热以后在300～500℃盐浴中分级冷却淬火（CH）。

第二组：淬火回火后在干冰中冷却到-70℃，保温90min（CT）。

第三组：淬火回火后在液氮中冷却到-196℃，保温90min（DCT）。

（1）淬火加热温度对深冷处理后硬度和冲击韧度的影响 深冷处理前高速钢淬火加热温度对W6Mo5Cr4V2高速钢冷处理和深冷处理后的硬度和韧性的影响如图3-56所示，无论是正常热处理（CH）高速钢的硬度，还是冷处理（CT）和深冷处理（DCT）后高速钢的硬度都伴随淬火加热温度的升高而升高；高速钢的韧性则呈现相反的情况，淬火加热温度升高，则冲击韧度降低。但是深冷处理的硬度高于冷处理的硬度，冷处理高于未冷处理的硬度；韧性则呈现相反趋势，未冷处理最高，深冷处理最低。

图3-56 淬火温度对W6Mo5Cr4V2高速钢深冷处理效果的影响

（2）淬火分级冷却温度对深冷处理硬度和冲击韧度的影响 高速钢深冷处理前的淬火冷却分级温度对深冷处理后硬度和冲击韧度的影响如图3-57所示，淬火分级冷却温度越高，则深冷处理后硬度越低。淬火分级冷却温度越高，深冷处理后的冲击韧度越高。冷处理和未处理的试样也呈现相同趋势。

图3-57 淬火分级冷却温度对W6Mo5Cr4V2高速钢冷处理后硬度和韧性的影响