D2鋼深冷箱對冷作模具D2鋼進行不同的深冷處理,并進行了顯微組織,表面硬度,耐磨性和沖擊韌度的測試與分析.結果表明,深冷處理,尤其是淬火回火后再進行深冷處理,有利于促進鋼中碳化物的彌散分布,提高表面硬度,耐磨性和沖擊韌度;淬火回火后進行-196℃×2 h深冷處理的冷作模具D2鋼,其表面硬度較未經深冷處理試樣提高5.38%,20℃磨損體積減少68.89%,200℃磨損體積減少77.74%,沖擊韌度提高40.80%.
D2鋼深冷箱的機理
1、消除殘余奧氏體： 一般淬火回火后的殘余奧氏體在8～20％左右，殘余奧氏體會隨著時間的推移進一步馬氏體化，在馬氏體轉變過程中，會引起體積的膨脹，從而影響到尺寸精度，并且使晶格內部應力增加，嚴重影響到金屬性能，深冷處理一般能使殘余奧氏體降低到2％以下，消除殘余奧氏體的影響。如果有較多的殘余奧氏體，強度降低，在周期應力作用下，容易疲勞脫落，造成附近碳化物顆粒懸空，很快與基體脫落，產生剝落坑，形成較大粗糙度的表面。 2、填補內部空隙，使金屬表面積即耐磨面增大： 深冷處理使得馬氏體填補內部空隙，使得金屬表面更加密實，使耐磨面積增加，晶格更小，合金成分析出均勻，淬火層深度增加，而且不僅僅是表面，使翻新次數增加，壽命提高。 3、析出碳化物顆粒： 深冷處理不僅減少殘余馬氏體，還可以析出碳化物顆粒，而且可細化馬氏體孿晶，由于深冷時馬氏體的收縮迫使晶格減少，驅使碳原子的析出，而且由于低溫下碳原子擴散困難，因而形成的碳化物尺寸達納米級，并附著在馬氏體孿晶帶上，增加硬度和韌性。深冷處理后金屬的磨損形態(tài)與未深冷的金屬顯著不同，說明它們的磨損機理不同。 深冷處理可以使絕大部分殘余奧氏體馬氏體化，并在馬氏體內析出高彌散度的碳化物顆粒，伴隨著基體組織的細微化，這種改變無法用傳統(tǒng)的金屬學，相變理論來解釋，也不是以原子擴散形式來進行的，一般 -160℃～－180℃下，原子已經失去了擴散能力，只能以物理學能量觀點來解釋，其轉變機理目前尚未研究清楚。因此有待人們進一步探討。 4、減少殘余應力。 5、使金屬基體更加穩(wěn)定。 6、使金屬材料的強度、韌性增加 7、使金屬硬度提高約HRC1～2 8、紅硬性顯著增加。
