CN103525997A - 一种高速钢件的深冷处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速钢件的深冷处理工艺，包括以下步骤：(1)将已完成热处理并已冷却至室温的工件悬置于液氮液面之上20～35分钟，或者放置于温度为-130℃～-120℃的低温环境中缓慢冷却并保温30～40分钟；(2)将工件浸放入液氮中进行深冷处理，温度为-196℃～-180℃；浸泡3～5小时；(3)将工件从液氮中直接取出置于起始温度为-130℃～-120℃的可程序控温的升温装置的环境中缓慢回温30～40分钟，再置于空气中回温至室温进行缓慢回温处理；(4)重复以上步骤2～3次；(5)将工件置于设定控制温度为200℃的马弗炉中回火1小时之后空冷至室温。处理时间短，处理设备相对便宜，处理效果更理想。
Description
技术领域
本发明属于热处理工艺技术领域，涉及高速钢的热处理技术，特别是高速钢件的深冷处理工艺。
背景技术
钨钼系W6Mo5Cr4V2高速钢(M2)主要用于机床刀具，如麻花钻、丝锥、拉刀、锯片、铣刀等形状较复杂的刀具。材料的主要优点是韧性高且具有碳化物均匀性较好，同时硬度和耐磨性较好，同时能承受较大的振动和冲击荷载。但高速钢材料热处理工艺步骤繁琐，每个程序都须严格控制，稍有不慎就将报销整批材料。同时，目前提升刀具综合性能的方法主要是热处理，比如优化热处理工艺参数，应用渗碳、渗硼、碳氮共渗、离子渗氮等表面强化工艺技术。然而现有的热处理手段已经满足不了高性能刀具的需要。而深冷处理可以显著改善高速钢材料使用寿命和力学性能，还能够减小变形，稳定尺寸，改善均匀性，并且操作流程简单，成本容易控制。
现有技术的高速钢材料的深冷处理工艺，多是采用气体法深冷处理工艺。采用气体法深冷处理工艺当然可以改善高速钢材料使用寿命和力学性能，但处理的时间较长，所需的气体法深冷处理设备较为昂贵。
发明内容
为了克服现有高速钢材料的深冷处理工艺技术的不足，本发明提供了一种经济方便、省时的高速钢件的深冷处理工艺。
本发明的技术方案是:一种高速钢件的深冷处理工艺，包括以下步骤
(1)将已完成热处理并已冷却至室温的高速钢件悬置于深冷处理装置的液氮液面之上20～35分钟，或者放置于温度为-130℃～-120℃的低温环境中缓慢冷却并保温30～40分钟;
(2)将工件浸放入液氮中进行液体法深冷处理，液氮温度为-196℃～-180℃;高速钢件在液氮中的浸泡时间为3～5小时;
(3)将工件从液氮中直接取出置于起始温度为-130℃～-120℃的可程序控温的升温装置的环境中缓慢回温30～40分钟，再置于空气中回温至室温进行缓慢回温处理，时间应视工件的大小而定，小者时间短，大者时间长;
(4)重复以上步骤2～3次;
(5)将工件置于设定控制温度为200℃的马弗炉中回火1小时以消除应力及使材料中微细碳化物析出，之后空冷至室温。
所述的高速钢是W6Mo5Cr4V2高速钢。
所述的深冷处理装置为上开口式50立升容积的真空绝热容器，绝热方式为高度真空多层多屏绝热方式。
所述的马弗炉为程控式加热马弗炉，控制精度为±1℃，额定最高加热温度为1600℃。
本发明的有益效果是:由于采用了液体法深冷处理，冷却速度及回温速度相对较快，深冷处理时间缩短，液体法处理设备相对更便宜，处理效果更理想。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1，一种高速钢件的深冷处理工艺，包括以下步骤
(1)将已完成热处理并已冷却至室温的高速钢件悬置于深冷处理装置的液氮液面之上20分钟，或者放置于温度为-130℃的低温环境中缓慢冷却并保温30分钟;
(2)将工件浸放入液氮中进行液体法深冷处理，液氮温度为-196℃;高速钢件在液氮中的浸泡时间为3小时;
(3)将工件从液氮中直接取出置于起始温度为-130℃的可程序控温的升温装置的环境中缓慢回温30分钟，再置于空气中回温至室温进行缓慢回温处理，时间应视工件的大小而定，小者时间短，大者时间长;
(4)重复以上步骤2次;
(5)将工件置于设定控制温度为200℃的马弗炉中回火1小时以消除应力及使材料中微细碳化物析出，之后空冷至室温。
所述的高速钢是W6Mo5Cr4V2高速钢。
所述的深冷处理装置为上开口式50立升容积的真空绝热容器，绝热方式为高度真空多层多屏绝热方式。
所述的马弗炉为程控式加热马弗炉，控制精度为±1℃，额定最高加热温度为1600℃。
实施例2，一种高速钢件的深冷处理工艺，包括以下步骤
(1)将已完成热处理并已冷却至室温的高速钢件悬置于深冷处理装置的液氮液面之上28分钟，或者放置于温度为-125℃的低温环境中缓慢冷却并保温35分钟;
(2)将工件浸放入液氮中进行液体法深冷处理，液氮温度为-188℃;高速钢件在液氮中的浸泡时间为4小时;
(3)将工件从液氮中直接取出置于起始温度为-125℃的可程序控温的升温装置的环境中缓慢回温35分钟，再置于空气中回温至室温进行缓慢回温处理，时间应视工件的大小而定，小者时间短，大者时间长;
(4)重复以上步骤2次;
(5)将工件置于设定控制温度为200℃的马弗炉中回火1小时以消除应力及使材料中微细碳化物析出，之后空冷至室温。
所述的高速钢是W6Mo5Cr4V2高速钢。
所述的深冷处理装置为上开口式50立升容积的真空绝热容器，绝热方式为高度真空多层多屏绝热方式。
所述的马弗炉为程控式加热马弗炉，控制精度为±1℃，额定最高加热温度为1600℃。
实施例3，一种高速钢件的深冷处理工艺，包括以下步骤
(1)将已完成热处理并已冷却至室温的高速钢件悬置于深冷处理装置的液氮液面之上35分钟，或者放置于温度为-120℃的低温环境中缓慢冷却并保温40分钟;
(2)将工件浸放入液氮中进行液体法深冷处理，液氮温度为-180℃;高速钢件在液氮中的浸泡时间为5小时;
(3)将工件从液氮中直接取出置于起始温度为-120℃的可程序控温的升温装置的环境中缓慢回温40分钟，再置于空气中回温至室温进行缓慢回温处理，时间应视工件的大小而定，小者时间短，大者时间长;
(4)重复以上步骤3次;
(5)将工件置于设定控制温度为200℃的马弗炉中回火1小时以消除应力及使材料中微细碳化物析出，之后空冷至室温。
所述的高速钢是W6Mo5Cr4V2高速钢。
所述的深冷处理装置为上开口式50立升容积的真空绝热容器，绝热方式为高度真空多层多屏绝热方式。
所述的马弗炉为程控式加热马弗炉，控制精度为±1℃，额定最高加热温度为1600℃。
本发明通过观察深冷处理前后的宏观力学性能发现，只要经过深冷处理的高速钢，其硬度均得到不同程度的提高，洛氏硬度普遍提高0.3%～1.7%，差不多是0.2～1.1HRC左右的幅度，且部分工艺间洛氏硬度提高区别并不大红硬性也有不同程度的提高，有的提高幅度大，有的提高较小;冲击韧性有相当大的幅度提高。可见不管何种工艺搭配，只要经过深冷处理的高速钢均可提高其宏观力学性能，同时改善材料的硬度、红硬性及冲击韧性等性能。
Claims (4)
1.一种高速钢件的深冷处理工艺，其特征是:包括以下步骤
(1)将已完成热处理并已冷却至室温的高速钢件悬置于深冷处理装置的液氮液面之上20～35分钟，或者放置于温度为-130℃～-120℃的低温环境中缓慢冷却并保温30～40分钟;
(2)将工件浸放入液氮中进行液体法深冷处理，液氮温度为-196℃～-180℃;高速钢件在液氮中的浸泡时间为3～5小时;
(3)将工件从液氮中直接取出置于起始温度为-130℃～-120℃的可程序控温的升温装置的环境中缓慢回温30～40分钟，再置于空气中回温至室温进行缓慢回温处理，时间应视工件的大小而定，小者时间短，大者时间长;
(4)重复以上步骤2～3次;
(5)将工件置于设定控制温度为200℃的马弗炉中回火1小时以消除应力及使材料中微细碳化物析出，之后空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的一种高速钢件的深冷处理工艺，其特征是:所述的高速钢是W6Mo5Cr4V2高速钢。
3.根据权利要求1或2所述的一种高速钢件的深冷处理工艺，其特征是:所述的深冷处理装置为上开口式50立升容积的真空绝热容器，绝热方式为高度真空多层多屏绝热方式。
4.根据权利要求1或2所述的一种高速钢件的深冷处理工艺，其特征是:所述的马弗炉为程控式加热马弗炉，控制精度为±1℃，额定最高加热温度为1600℃。
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