高速钢深冷处理的问题及优化措施

国内外有大量的报道和试验数据都对高速钢深冷处理的效果给予了肯定。美国国际深冷处理研究会对300多种材料进行了深冷处理的工艺研究和物理性能试验，试验结果对深冷处理作用予以肯定。日本残留奥氏体研究会的试验也肯定了深冷处理的效果。但是高速钢深冷处理到目前为止还没有广泛用于生产，特别是专业工具生产厂很少应用，说明深冷处理还存在一些问题。

1.高速钢性能试验数据有矛盾

关于深冷处理对高速钢性能的影响有一些相互矛盾的试验数据，例如有些验数据表明深冷处理可以使高速钢的硬度提高1～3HRC，但是也有一些试验数据证明深冷处理对高速钢的硬度没影响；有些试验数据表明深冷处理后高速钢的韧性降低，但有些试验数据表明深冷处理提高高速钢的韧性。硬度和韧性是影响工具寿命最关键的两大因素，如果深冷处理对高速钢的硬度和韧性的影响都是互相矛盾的，那么高速钢工具的寿命就很难稳定。在机理方面也有一些不同的看法，有的资料认为深冷处理后碳化物析出会提高高速钢的硬度，但有的资料认为碳化物析出对硬度没有影响；有的资料认为碳化物析出对韧性有好处，但有的资料认为碳化物析出对韧性有坏处。

2.深冷处理后工具寿命波动大

研究高速钢深冷处理的最主要目的是提高高速钢工具的寿命，当前高速钢深冷处理的最大问题是工具寿命不稳定。从英、美、日、苏联等多国的报道来看，深冷处理可以提高高速钢工具的寿命从20多倍、10多倍、几倍、到百分之几十都有，也有不提高寿命的报道，在个别情况下甚至会降低工具的寿命。

深冷处理效果的巨大差异的原因很复杂，与深冷处理前切削工具的原始热处理状态，如高速钢淬火加热温度、淬火冷却条件、回火是否充分等有密切关系，也与深冷处理本身的具体条件等诸多因素有关。

在国内外的大量试验数据中有些试验可能采用从市场上采购的商品工具进行试验，其原始状态会有巨大差异，导致不同的结果是可以理解的。

在国内，有的论文中，试验中试样的硬度本身是不合格的，其试验结果是不可信的。例如，在国内有的文章中，试验的W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2高速钢淬火回火后的硬度只有60.6～61.6HRC，深冷处理后也只有61.4～62.1HRC，但国家标准规定，高速钢刀具的硬度应该63HRC以上，因此这种刀具是不合格产品，用这种刀具进行切削试验，显然是不合理的。在国外的试验数据中也有用硬度仅为62HRC的高速钢工具进行寿命对比试验的情况。用这种低于标准规定硬度的刀具进行试验，试验的结果可信度很小，因而在切削试验时会出现寿命会产生很大差异。

3.某些技术问题需深入研究(www.xing528.com)

高速钢深冷处理最重要的问题是找出深冷处理后硬度和韧性出现矛盾数据的原因以及工具寿命出现巨大差异的原因，从而可以从根本上解决深冷处理效果不稳定的问题。

1）全面研究深冷处理的规范。应对深冷处理的温度、保温时间和冷却速度对深冷处理效果的影响进行全面系统的研究，找出最佳的深冷处理规范。还应对深冷处理前的预备热处理的淬火加热规范、淬火冷却规范以及回火规范对深冷处理效果的影响进行全面试验，以便找到影响工具寿命的原因。

2）研究深冷处理效果与回火先后次序的关系。对淬火后直接深冷处理，淬火并1次回火后深冷处理，淬火并2次回火后深冷处理，淬火并3次回火后深冷处理的效果进行比较，确定深冷处理在什么时候进行最好。

3）对深冷处理后是否需要回火进行研究，如需回火，应找出最佳回火规范，并研究回火对高速钢组织的影响。

4）某些问题的理论分析。在深冷处理机理研究方面，对淬火后直接深冷处理和回火后深冷处理高速钢的微观组织的变化进行深入对比。例如，高速钢正常淬火并3次回火后，残留奥氏体通常只有不到1%，这不到1%的残留奥氏体完全转变成马氏体，对高速钢性能的影响也不会很大。但人们通常都把残留奥氏体转变作为深冷处理效果的首要影响因素，显然是不太确切，因此应该还有其他的影响，例如碳化物析出的影响。

如果是淬火后直接深冷处理，残留奥氏体转变情况如何，碳化物析出情况与回火后进行深冷处理有什么区别。深冷处理后进行回火与不进行回火的高速钢在组织和性能方面有什么区别。高速钢淬火后在回火时会析出大量极细的弥散碳化物，引起二次硬化现象，产生硬度峰值。在淬火后未经回火直接深冷处理时，深冷处理后回火时也会析出细小碳化物，是否也有硬度峰值产生。

总体说来，高速钢深冷处理的效果是应该肯定的，当前最主要的问题是工具的寿命不稳定，如果能对深冷处理进行全面系统研究，找到工具寿命不稳定的原因，并采取相应的改进措施，深冷处理将能够大幅度稳定地提高高速钢工具的寿命，并在生产中得到大量应用。