硬質合金の液体窒素深冷処理

硬質合金の液体窒素深冷処理

プロセスの概要：

熱処理焼入れ後、室温に留まる：焼入れ後、必ずカラー内外を室温まで均一に冷却した後、冷処理を行う。そうしないと割れやすく、室温まで冷却した後、すぐに冷処理する（一般的に30 minを超えない）、そうしないとオーステナイトのマルテンサイトへの転換を中止する。

液体窒素深冷タンク温度：冷処理の温度は主に鋼のマルテンサイト転移停止温度Mfに基づいており、また冷処理が機械性能に与える影響及び技術性などの要素も考慮しなければならない。GCR 15鋼では、冷間処理は−70℃を選択した。精度要求があまり高くないカラー或いは設備に制限がある場合、冷間処理温度は-40〜-70℃を選択可能である、超精密軸受は、−70℃〜−80℃の間で冷間処理を行うことができる。過冷却の温度は軸受衝撃疲労と接触寿命に影響する。

液体窒素深冷箱：大量のマルテンサイトの転換は一定の温度傾刻までの間に完成したが、一連のカラー表面と心部が均一に冷処理温度に達するためには、一定の保温時間が必要であり、一般的には1〜1.5 hである。

液体窒素の深冷後の焼戻し：カラー冷処理後に空気中に置き、その温度がゆっくりと室温に上昇した後、直ちに焼戻しを行う。温度上昇は速すぎてはいけない、そうしないと割れやすい、焼き戻しがタイムリーでないと、カラー内部の大きな残留応力がカラーの亀裂を招き、一般的に2時間を超えない。

-機能：

ワークの硬度と強度を高める

ワークの寸法精度を保証する

ワークの耐摩耗性を向上

ワークの衝撃靭性を高める

ワーク内の応力分布を改善し、疲労強度を高める

ワークの耐食性向上

液体窒素深冷タンク-業界応用

深冷処理の過程で、大量の残留オーステナイトがマルテンサイトに転換し、特に過飽和の準安定マルテンサイトは-196℃から室温までの過程で過飽和度を低下させ、分散、サイズが20-60 Aにすぎず、基体と共格子関係を保持する超微細炭化物を析出させ、マルテンサイト格子歪みを減少させ、微視的応力を低下させることができ、微細分散の炭化物は材料塑性変形の際に転位運動を阻害し、基体組織を強化することができる。同時に超微細炭化物粒の析出により、マルテンサイト基体上に均一に分布し、粒界触媒作用を弱めたが、基体組織の微細化は粒界における不純物元素の偏重合程度を弱めただけでなく、粒界強化作用を発揮し、それにより高速鋼の性能を改善し、硬度、衝撃靭性と耐摩耗性を顕著に高めた。金型の硬度が高く、その耐摩耗性もよく、例えば硬度が60 HRCから62-63 HRCに向上し、金型の耐摩耗性が30%-40%増加する。

深冷処理後の金型の相対耐摩耗性は40%向上し、深冷処理時間を延長した後、硬度に大きな変化がない場合、相対耐摩耗性は増加していることがわかる。

例を挙げて説明する：

（1）ポンチ：自動車工場の高速鋼ポンチは、深冷処理を経ていない場合は10万回しか使用できないが、液体窒素を用いて-196℃×4 hの深冷処理を経てから400℃で焼戻し、使用寿命は130万回に向上した。

（2）プレスダイ：生産使用の結果、深冷処理後の生産量は2倍以上増加した。

（3）珪素鋼片冷間パンチダイ：金型の深冷処理後の脆性と内部応力を低下させるために、深冷処理と中温焼戻しを配合し、金型の耐破壊性及びその他の総合性能を改善でき、金型の刃磨寿命は3倍以上向上し、5―7万ストロークで安定している。

深冷または超深冷処理を施した精密計器は、寸法安定性、耐摩耗性が顕著に向上している。