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[其他] 热处理之深冷小解

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  • TA的每日心情
    难过
    2015-8-19 18:50
  • 签到天数: 62 天

    [LV.6]常住居民II

    发表于 2016-2-14 22:55 | 显示全部楼层 |阅读模式
    一直想写这个,因为一是我是在论坛长大学习的,现在翻翻书,知道的多一点了,就想再给论坛里面加点水文。二是总有人问我深冷,问我深冷是不是瞬间高大上了,深冷到底怎么回事。于是我就找了点书本上的东西,自己再编辑一下,希望大家一起来探讨。涉及到其它无关深冷的我就尽量简单的写,不然写不完也太啰嗦了。

    先说深冷的原理

    深冷的原理其实一句话就概括了:尽可能的将残余奥氏体转变成马氏体!

    钢在淬火的时候,急剧冷却之后,其奥氏体并不会完全转变为马氏体。
    根据不同的钢种,不同的淬火温度,不同的冷却方式,其奥氏体残余量也不同,10%到90%都有。
    残余奥氏体.jpg
    例如W18Cr4V,其淬火温度不同,奥氏体最高可有40%的残余量。
    QQ截图20160214222811.jpg
    这个是Cr12MoV的表格。




    为什么要深冷?
    残余奥氏体是不稳定相,在使用过程中可能会转变成马氏体。同时影响硬度、耐磨性等等。
    但是残余奥氏体和马氏体并存也是有优点的,缓和应力集中、提高韧性、降低脆性转变温度,部分情况下例如在交变压得作用下提高轴承钢的疲劳强度等等。




    QQ截图20160214211032.jpg
    为什么会变形,因为钢的不同组织的比体积不一样。


    QQ截图20160214211042.jpg
    含碳量不同就有很大差异


    QQ截图20160214211049.jpg
    这个就很直观了,钢在热处理淬火回火之后,体积是变化的。


    QQ截图20160214211133.jpg


    加入不同元素的变化。


    所以,深冷的取舍在于设计目的!
    一般来说,要求高精度的,例如量具、某些模具需要高尺寸精度,在选用某些钢材的时候,用深冷可以降低奥氏体残余量,避免发生使用几个月就变形了的问题。



    深冷了之后性能有转变,但不是决定性的转变,深冷时把残余奥氏体转换成马氏体时也并不是完全转换,无论如何都会有残余奥氏体。
    深冷同时会引起附加应力,在某些设计中反而并不合适。


    深冷的温度及工艺选择
    这个和下面的话题有些内容是交叉的,我先举例一部分。


    RWL34
    QQ截图20160214215411.jpg
    RWL34大家都很熟悉,官方文档明确给出了热处理工艺,其中说明了在某些工艺下是用-80℃深冷。而不是上来就-100℃多去招呼。也不是每种工艺都需要深冷。


    3V
    QQ截图20160214220114.jpg
    3V在不同的热处理温度下有不同的抗冲击,而大家都知道的高性能是在1025℃加热终始温度下淬火回火到58HRC硬度下才有的。
    重要的是官方没有要求深冷,也没有任何深冷的说明,也就是,这货无需深冷即可。


    154CM
    QQ截图20160214221304.jpg
    很明显,官方并没有疏漏3V,在154CM中则推荐使用-74℃的深冷降低奥氏体残余量。


    M390
    QQ截图20160214222059.jpg
    M390官方DE版文档显示热处理机制分为两种选择,一是高耐腐蚀性,无需深冷。二是高耐磨,需要1150℃淬火温度并且深冷。
    M390官方文档另外一版显示是-80℃深冷,但是简陋的太厉害了,温度都是范值,只是说1150℃淬火的,在180-350℃回火的需要深冷,在540℃回火的无需深冷。


    这些国外的文档都没有给出深冷或者深冷前的性能参数,
    大家都知道刀片用钢基本都是模具钢,而模具的尺寸厚度和刀片完全不同,刀片很薄,是否影响抗弯强度、抗冲击很重要。
    所以我找了一点国内的资料,并不适用所有钢材。


    9Cr18Mo
    QQ截图20160214222920.jpg
    只是看硬度的话,深冷能够提高1-2HRC左右,貌似很美好。


    QQ截图20160214222940.jpg
    配上抗弯来说,就有些乱了,如果按国标1050-1080℃淬火温度的话,深冷与不深冷其实相差不大。
    有兄弟问那为何不按1020-1040℃来呢?原因很简单,因为9cr18mo奥氏体化温度在1035℃,如果低于此温度。。。洗洗睡了
    如果有兄弟问1040℃比1035℃高呀。这里面还是有原因的,因为你的零件厚度,实际炉内温差等等。奥氏体化的温度又不是说到了1035℃就一瞬间就都奥氏体化了,还有加热时间的影响等等,所以通常都要提高一些温度。




    QQ截图20160214222956.jpg
    如果加上这个图,恐怕没人愿意对9cr18mo深冷了。在1050-1080℃区间淬火,9cr18mo没有在抗弯强度占到多少便宜,抗冲击还直线下降,换来高1-2HRC,得不偿失呀。


    ZDP189是个特例
    为什么这么说,ZDP189一开始就没有要求多高的抗冲击,完全为了硬度、耐磨、高防锈。所以它不深冷的话66HRC左右,深冷的话67HRC左右。极限67.5HRC下抗冲击只有8J/cm平方。




    做刀需不需要深冷?
    说了这么多,其实做刀需不需要深冷其实跟设计要求、选用钢种有关系。


    例如某些钢种深冷之后硬度提高、耐磨提高,但是抗冲击、抗弯强度急剧下降。这时候不能说这钢深冷了不好,如果是做折刀、小直,或者符合设计者的设计使用目的的就没问题。但是这时候拿去做长家伙,就有些得不偿失了。
    有些钢种几乎无需深冷,深冷投入与性能产出基本没有对等效益,这时候深冷就是增加产品成本和噱头。
    还有些钢种,深冷之后部分性能降低,但是其它性能提升明显,权衡之下深冷更好。为何不用呢?
    总结一下,上面说了深冷不好的,深冷好的,深冷没影响的,设计就要深冷的。


    所以,具体还是要看设计者对此刀的设计要求以及钢材的特性。



    评分

    参与人数 5参与分 +122 技术分 +240 收起 理由
    小猎刀 -1 同意
    changanwx + 1 当年进论坛就是因为有你这样的人才。
    kyoouze + 1 同意
    CTO全区1号 + 120 + 240 高逼格的论坛正需要这样的文章,感谢分享
    陈近南 + 1 太棒了!把复杂问题简单化并传递!

    查看全部评分

  • TA的每日心情
    奋斗
    2020-9-8 21:14
  • 签到天数: 1298 天

    [LV.10]以坛为家III

    发表于 2016-2-15 00:08 | 显示全部楼层
    好文啊。我的3V就没深冷。粗坯状态在台虎钳上掰过,专门测试韧性。硬度58HRC,尖不是崩断,而是有一定韧性,弯曲到60度呈撕裂状断开的。
  • TA的每日心情
    慵懒
    2017-1-9 16:39
  • 签到天数: 767 天

    [LV.10]以坛为家III

    发表于 2016-2-15 00:26 | 显示全部楼层
    太专业了,收藏了慢慢研读。
  • TA的每日心情

    2020-10-27 01:05
  • 签到天数: 1354 天

    [LV.10]以坛为家III

    发表于 2016-2-15 00:27 | 显示全部楼层
    支持楼主~
    的确是这样,要按需求,不论需求上来就冷,有的还液氮冷,就真的只是满足噱头不要科学性了。
  • TA的每日心情
    开心
    2020-2-29 23:59
  • 签到天数: 272 天

    [LV.8]以坛为家I

    发表于 2016-2-15 08:04 | 显示全部楼层
    刀友技术人才。
  • TA的每日心情
    擦汗
    2018-12-23 10:35
  • 签到天数: 1402 天

    [LV.10]以坛为家III

    发表于 2016-2-15 08:52 | 显示全部楼层
    学习了{:5_183:}
  • TA的每日心情
    开心
    2020-9-8 08:41
  • 签到天数: 1297 天

    [LV.10]以坛为家III

    发表于 2016-2-15 09:31 | 显示全部楼层
          技术性好文啊!楼主玩的细致!
  • TA的每日心情
    开心
    2016-2-28 07:27
  • 签到天数: 89 天

    [LV.6]常住居民II

    发表于 2016-2-15 09:58 | 显示全部楼层
    这类技术贴必须顶啊!
  • TA的每日心情
    奋斗
    2016-2-29 14:53
  • 签到天数: 21 天

    [LV.4]偶尔看看III

    发表于 2016-2-15 13:09 | 显示全部楼层
    好文章 顶贴咯~~~ 说实话 之前对深冷一直一无所知 除了觉得这个词高大上以外。。
  • TA的每日心情
    开心
    2017-1-4 21:18
  • 签到天数: 5 天

    [LV.2]偶尔看看I

    发表于 2016-2-15 13:44 | 显示全部楼层
    好久不见技术贴。

    双立人的冰锻,是多少温度?
  • TA的每日心情

    2020-8-11 17:37
  • 签到天数: 933 天

    [LV.10]以坛为家III

    发表于 2016-2-15 14:38 来自手机 | 显示全部楼层
    难得的技术文,必须好评
  • TA的每日心情
    开心
    2020-1-29 20:58
  • 签到天数: 861 天

    [LV.10]以坛为家III

    发表于 2016-2-15 18:17 | 显示全部楼层
    大流你真是技术狂啊 哈哈 支持
  • TA的每日心情
    奋斗
    2014-9-10 07:07
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]初来乍到

    发表于 2016-2-15 23:35 来自手机 | 显示全部楼层
    近期难得的好文。技术小白受益匪浅。
  • TA的每日心情
    开心
    2020-3-21 23:41
  • 签到天数: 286 天

    [LV.8]以坛为家I

    发表于 2016-2-15 23:53 | 显示全部楼层
    好文。
  • TA的每日心情
    郁闷
    2013-6-27 07:55
  • 签到天数: 3 天

    [LV.2]偶尔看看I

    发表于 2016-2-16 17:18 | 显示全部楼层
    建议加精华
  • TA的每日心情
    开心
    2020-9-6 17:51
  • 签到天数: 1110 天

    [LV.10]以坛为家III

    发表于 2016-2-17 13:06 | 显示全部楼层
    技术好贴  必须支持 学习了
  • TA的每日心情
    开心
    2017-11-16 13:14
  • 签到天数: 17 天

    [LV.4]偶尔看看III

    发表于 2016-2-17 15:35 来自手机 | 显示全部楼层
  • TA的每日心情
    开心
    2017-11-16 13:14
  • 签到天数: 17 天

    [LV.4]偶尔看看III

    发表于 2016-2-17 15:35 来自手机 | 显示全部楼层
    又长姿势了
  • TA的每日心情
    开心
    2016-6-18 15:35
  • 签到天数: 185 天

    [LV.7]常住居民III

    发表于 2016-2-17 17:09 | 显示全部楼层
    很久没看到这么有深度的文章了,谢谢。

    该用户从未签到

    发表于 2016-2-18 07:16 | 显示全部楼层
    我已经不深冷好多年了~~~~~
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