高速鋼是一種高合金工具鋼，高速鋼自問世以來，一直是以制造金屬切削刀具而著稱，隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展，高速鋼的應(yīng)用范圍不斷擴大。從60年代開始，日本以汽車、自行車工業(yè)為中心，試用高速鋼做模具取得成功，現(xiàn)在生產(chǎn)的高速鋼約有15%用于制造模具。高速鋼主要是用來制造冷擠壓模具及冷墩壓模具，特別是Mo系高速鋼比W系高速鋼韌性更加優(yōu)越。高速鋼用于模具的主要工藝難點在于熱處理技術(shù)的掌握。目前我國使用最廣泛的高速鋼是鎢系W18Cr4V（簡稱18-4-1）鋼和鎢鉬系W6Mo5Cr4V2（簡稱6-5-4-2）鋼。這兩種鋼的傳統(tǒng)淬火回火工藝特點是：高溫淬火后需在一次硬化范圍內(nèi)回火三次，以獲得高硬度和熱硬性，工藝規(guī)范如下表所示。主要缺點是在某些場所硬度不足。為了改善模具強韌性，近年來高速鋼的傳統(tǒng)淬火回火工藝也發(fā)生了變革。
高速鋼常用熱處理規(guī)范
鋼號                                  淬火加熱溫度范圍（℃）          回火規(guī)范  
切削刀具      冷作模具  
W18Cr4V                      1240-1310      1240-1250              560℃×1h×3次  
W6Mo5Cr4V2              1200-1250      1180-1200              560℃×1h×3次
深冷處理法原理及工藝過程
高速鋼的冷處理是在三十年代后期提出的，按傳統(tǒng)概念，冷處理的目的是將淬火鋼件冷卻到零下（一般為-60℃――-70℃），使鋼內(nèi)的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。過去工業(yè)上采用高速鋼冷處理主要應(yīng)用于縮短熱處理生產(chǎn)周期，即用淬火  冷處理  一次回火來代替處理方法[2]，即在-100℃―  -196℃（液氮）處理淬火零件，其后在400℃回火一次，不必需原來2―3次的重復(fù)回火。經(jīng)深冷處理后零件的硬度和耐磨性進一步改善，耐磨性可提高40%，既縮短回火時間，節(jié)省了能量，又明顯提高了模具使用壽命。20世紀(jì)70年代以來，國內(nèi)外對深冷處理的研究工作卓有成效，前蘇聯(lián)、美國、日本等國均已成功利用深冷處理提高工模具的使用壽命、工件的耐磨性及尺寸穩(wěn)定性。
深冷處理后的組織轉(zhuǎn)變。
經(jīng)深冷處理的淬火高速鋼不但引起了奧氏體轉(zhuǎn)變，同時也引起了馬氏體轉(zhuǎn)變。過去幾十年來強調(diào)的是殘余奧氏體轉(zhuǎn)變，馬氏體分解這一新發(fā)現(xiàn)可以看作近年來高速鋼深冷處理研究的新進展。
高速鋼種的馬氏體最終轉(zhuǎn)變點Mf非常低，例如W18Cr4V鋼的Mf點約-100℃，因此淬火冷卻到室溫會殘留大量的奧氏體，一般認(rèn)為鋼中殘留較多的奧氏體是有害的，會降低鋼的硬度、耐磨性及使用壽命，還使許多物理性能特別是熱性能和磁性下降。試驗證明：采用深冷處理可使鋼中殘留奧氏體降至最低極限，由下表可以看出W18Cr4V高速鋼經(jīng)淬火、回火后，深冷處理可以使回火后的殘留奧氏體量降低24%。
不同處理工藝對W18Cr4V鋼殘留奧氏體的影響（體積百分?jǐn)?shù)%）  
熱處理工藝                                            殘留奧氏體AR  
1280℃淬火  500℃×1h×3次回火              10  
-196℃深冷處理                                              7.6
前蘇聯(lián)列寧格勒工業(yè)大學(xué)研究了-196℃液氮中15min的深冷處理對高速鋼轉(zhuǎn)變的影響，試驗結(jié)果表明，-70℃――-75℃到-130℃――  -140℃范圍內(nèi)進行深冷處理時發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，當(dāng)冷卻到-196℃時轉(zhuǎn)變停滯。在-90℃――-120℃溫度范圍內(nèi)，出現(xiàn)試樣容積的見效，這證明馬氏體已部分分解并在位錯面上析出了碳原子和形成了超顯微碳化物?？梢?，社冷處理使高速鋼析出碳化物的顆粒明顯增多，且彌散均勻，W18Cr4V鋼經(jīng)深冷處理后碳化物顆粒約增加8%，W6Mo5Cr4V2鋼析出的碳化物顆粒約增加76%，基體組織亦明顯細化?？煽闯錾罾涮幚砗竽＞叩南鄬δ湍バ蕴岣?0%，延長深冷處理時間后，在硬度沒有太大變化的情況下，相對耐磨性有所增大。
高速鋼模具深冷處理工藝過程
為防止高速鋼模具（特別是形狀復(fù)雜的模具）在深冷處理中發(fā)生斷裂和變脆，建議淬火后的高速鋼模具在560℃回火1h再進行液氮深冷處理，然后在400℃進行最終回火30-60min，這種熱處理工藝不但可以防止模具斷裂和脆化，而且可以提高模具壽命1.5―2倍。