D2钢冷冻箱对冷作模具D2钢进行不同的深冷处理,并进行了显微组织,表面硬度,耐磨性和冲击韧度的测试与分析.结果表明,深冷处理,尤其是淬火回火后再进行深冷处理,有利于促进钢中碳化物的弥散分布,提高表面硬度,耐磨性和冲击韧度;淬火回火后进行-196℃×2 h深冷处理的冷作模具D2钢,其表面硬度较未经深冷处理试样提高5.38%,20℃磨损体积减少68.89%,200℃磨损体积减少77.74%,冲击韧度提高40.80%.
不同处理工艺对D2钢残留奥氏体的影响（体积百分数%）
热处理工艺
残留奥氏体AR
1280℃淬火+500℃×1h×3次回火
10
-196℃深冷处理
7.6
D2钢深冷箱的型号参数： 型 号 工作室尺寸 ( L×W×H ) 外形尺寸 ( L×W×H ) 冷冻能力 ( KG ) Cryometal-50L 400×350×350 1150×810×780 80 Cryometal-80L 500×400×400 1250×860×830 150 Cryometal-150L 600×500×500 1430×960×960 300 Cryometal-250L 700×600×600 1530×1060×1060 500 Cryometal-320L 900×600×600 1700×1180×1220 650 Cryometal-490L 1000×700×700 1800×1280×1220 1000 Cryometal-768L 1200×800×800 2000×1380×1320 1500 Cryometal-1500L 1500×1000×1000 2300×1700×1550 2500 Cryometal-2000L 2000×1000×1000 2800×1700×1550 3000 Cryometal-3000L 3000×1000×1000 3800×1700×1550 5000
型 号
工作室尺寸
( L×W×H )
外形尺寸
冷冻能力
( KG )
Cryometal-50L
400×350×350
1150×810×780
80
Cryometal-80L
500×400×400
1250×860×830
150
Cryometal-150L
600×500×500
1430×960×960
300
Cryometal-250L
700×600×600
1530×1060×1060
500
Cryometal-320L
900×600×600
1700×1180×1220
650
Cryometal-490L
1000×700×700
1800×1280×1220
1000
Cryometal-768L
1200×800×800
2000×1380×1320
1500
Cryometal-1500L
1500×1000×1000
2300×1700×1550
2500
Cryometal-2000L
2000×1000×1000
2800×1700×1550
3000
Cryometal-3000L
3000×1000×1000
3800×1700×1550
5000
D2钢冷冻箱的机理
1、消除残余奥氏体： 一般淬火回火后的残余奥氏体在8～20％左右，残余奥氏体会随着时间的推移进一步马氏体化，在马氏体转变过程中，会引起体积的膨胀，从而影响到尺寸精度，并且使晶格内部应力增加，严重影响到金属性能，深冷处理一般能使残余奥氏体降低到2％以下，消除残余奥氏体的影响。如果有较多的残余奥氏体，强度降低，在周期应力作用下，容易疲劳脱落，造成附近碳化物颗粒悬空，很快与基体脱落，产生剥落坑，形成较大粗糙度的表面。 2、填补内部空隙，使金属表面积即耐磨面增大： 深冷处理使得马氏体填补内部空隙，使得金属表面更加密实，使耐磨面积增加，晶格更小，合金成分析出均匀，淬火层深度增加，而且不仅仅是表面，使翻新次数增加，寿命提高。 3、析出碳化物颗粒： 深冷处理不仅减少残余马氏体，还可以析出碳化物颗粒，而且可细化马氏体孪晶，由于深冷时马氏体的收缩迫使晶格减少，驱使碳原子的析出，而且由于低温下碳原子扩散困难，因而形成的碳化物尺寸达纳米级，并附着在马氏体孪晶带上，增加硬度和韧性。深冷处理后金属的磨损形态与未深冷的金属显著不同，说明它们的磨损机理不同。 深冷处理可以使绝大部分残余奥氏体马氏体化，并在马氏体内析出高弥散度的碳化物颗粒，伴随着基体组织的细微化，这种改变无法用传统的金属学，相变理论来解释，也不是以原子扩散形式来进行的，一般 -160℃～－180℃下，原子已经失去了扩散能力，只能以物理学能量观点来解释，其转变机理目前尚未研究清楚。因此有待人们进一步探讨。 4、减少残余应力。 5、使金属基体更加稳定。 6、使金属材料的强度、韧性增加 7、使金属硬度提高约HRC1～2 8、红硬性显著增加。
