热处理之深冷小解

s1jack

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。

例如W18Cr4V，其淬火温度不同，奥氏体最高可有40%的残余量。

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。





为什么会变形，因为钢的不同组织的比体积不一样。



含碳量不同就有很大差异



这个就很直观了，钢在热处理淬火回火之后，体积是变化的。





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

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

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

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

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

只是看硬度的话，深冷能够提高1-2HRC左右，貌似很美好。



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。





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。

hard2worker

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。

ghosd

太专业了，收藏了慢慢研读。

sfwjsxg

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。

初见

刀友技术人才。

第三河岸

学习了{:5_183:}

戈戈戈

      技术性好文啊！楼主玩的细致！

用户名不存在

这类技术贴必须顶啊！

ffaa4411

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。。

ben_jiangsu

好久不见技术贴。

双立人的冰锻，是多少温度？

886062

难得的技术文，必须好评

kuhaizi2011

大流你真是技术狂啊 哈哈 支持

peachzan

近期难得的好文。技术小白受益匪浅。

linfeng138

好文。

ximcn

建议加精华

水动大猪

技术好贴  必须支持 学习了

sjsj

sjsj

又长姿势了

yunghe

很久没看到这么有深度的文章了，谢谢。

阳光猪

我已经不深冷好多年了~~~~~