如何选择合适的深冷处理工艺参数以优化硬质合金刀具的性能？

东莞京雕教育科技有限公司2024-10-18

深冷处理温度原理：温度是深冷处理的关键参数之一。不同的温度会导致硬质合金内部组织结构发生不同程度的变化。一般来说，温度越低，残余奥氏体向马氏体的转变越完全。例如，对于一些常用的硬质合金刀具材料，当深冷处理温度达到 - 196℃（液氮温度）时，奥氏体的转变量会比在 - 80℃时更多，从而使刀具表面硬度和耐磨性有更明显的提高。选择建议：通常，对于以提高耐磨性为主要目标的硬质合金刀具，可以选择较低的温度，如 - 196℃左右。但要注意的是，过低的温度可能会导致刀具材料产生过大的内应力，所以在选择温度时，需要综合考虑刀具的材质和使用要求。如果刀具还需要兼顾韧性，温度可以适当调高一些，如 - 150℃左右，这样既能保证一定程度的奥氏体转变，又能减少因过度冷却而产生的内应力对韧性的不利影响。深冷处理时间原理：深冷处理时间决定了材料内部组织转变和应力释放的程度。在一定时间范围内，随着处理时间的增加，残余奥氏体向马氏体的转变会更加充分，材料内部的应力也能得到更有效的释放。例如，在初的几个小时内，马氏体的转变速度较快，随着时间的延长，转变速度会逐渐减慢。当处理时间足够长时，组织结构会趋于稳定。选择建议：对于小型的硬质合金刀具，处理时间可以在 12 - 24 小时左右。而对于大型或形状复杂的刀具，由于内部热传导较慢，可能需要 36 - 48 小时甚至更长时间，以确保刀具内部各处的组织都能得到充分处理。如果处理时间过短，奥氏体转变不完全，会影响刀具的耐磨性；但如果处理时间过长，不仅会增加生产成本，还可能会因为长时间的低温环境导致刀具出现微裂纹等缺陷，影响韧性。冷却和升温速率原理：冷却速率过快会使刀具材料产生较大的热应力。这是因为刀具材料内外温差急剧增大，材料各部分收缩不一致。例如，在快速冷却过程中，刀具表面的温度迅速下降，而内部温度下降相对较慢，这就会在材料内部产生拉应力。同样，升温速率过快也会产生类似的问题。选择建议：冷却速率一般控制在 1 - 5℃/min 较为合适。对于升温过程，速率可以稍快一些，但也不宜超过 10℃/min。这样可以使刀具材料在冷却和升温过程中有足够的时间来适应温度的变化，减少热应力的产生，从而保证刀具的韧性和尺寸稳定性。在实际操作中，可以通过控制液氮的喷射量或采用带有精确温度控制功能的深冷设备来调节冷却和升温速率。