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深冷处理的零件试验

　　观察失效整形模具表面发现，模具表面布满剥落坑和很多细小犁沟。这是由于模具在整形过程中，被整形的粉末冶金零件132衬套的粉体密度较高，达7.0g/cm3，烧结后硬度也较高，芯棒和阴模在整形过程中受到很大的挤压力，模具在反复挤压下，在模具亚表层残余奥氏体处发生反复变形，产生位错塞积，而萌生裂纹，在反复挤压过程中裂纹扩展，直至表面而剥落，形成严重的剥落坑(1)。另外粉体中存在的杂质——多种硬质相粒子，在模具整形过程中在模具表面产生犁削，使模具表面布满犁沟，由于杂质粒子较小，故形成的犁沟较浅。芯棒由剥落和犁削共同作用下，产生尺寸超差而报废。

　　GCr15模具钢制作的芯棒在深冷处理过程中组织结构发生如下变化(2)(3)，残余奥氏体量减少。残余奥氏体中合金元素，特别是碳元素起着强化残余奥氏体的作用，因而需要较多的能量才能促使剪切机理来产生马氏体，深冷处理就是利用过冷度来增加马氏体转变的驱动力，随着深冷温度降低，过冷度增加，马氏体转变越完全。在冷却过程中残余奥氏体向马氏体的转变速度，不取决与时间，而与过冷度有关，即残余奥氏体量只与深冷温度有关。另外，深冷处理还可以析出细小碳化物，细化组织结构。

　　深冷处理减少了残余奥氏体量，增加了芯棒在挤压过程中在亚表层萌生裂纹的难度，同时由于残余奥氏体量减少以及细小碳化物析出和组织细化，使犁削难度增加。因此，芯棒经深冷处理后，增加了抗疲劳磨损和磨粒磨损的能力，从而提高了芯棒寿命。如果深冷处理温度较高(高于-160℃)，过冷度较小，残余奥氏体向马氏体的转变的能量不足，残余奥氏体量较多，表现在模具硬度几乎不变，模具寿命提高不多。在较低温度下深冷处理，只要保温时间足以使芯棒冷透(不小于2h)，残余奥氏体向马氏体的转变就较为完全，但马氏体中析出的细小碳化物的量随着保温时间的延长而缓慢增加。因此，模具寿命也随保温时间延长而缓慢增加。如果考虑到随着保温时间延长，模具深冷处理的成本也增大，那么取保温时间为2～4h*适宜。

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