金屬行業(yè)應(yīng)用
(1)鋼鐵行業(yè)應(yīng)用
金屬深冷是金屬熱處理的一個分支,,因條件限制,,直至1965年,美國才首次將金屬深冷應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn),,我國約在2000年左右,,金屬深冷才逐步進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用,現(xiàn)已進(jìn)入汽車零部件制造,、工模具制造,、軋輥冷處理、精密機(jī)械部件制造,、刀具制造等多個領(lǐng)域,。根據(jù)《GB/T25743-2010 鋼件深冷處理》的規(guī)定,金屬深冷已包括了:工具鋼,、彈簧鋼,、軸承鋼、不銹鋼,、耐熱鋼,、滲碳鋼和碳氮共滲鋼等多個品種,根據(jù)現(xiàn)有的研究和應(yīng)用成果歸納,,金屬深冷的作用主要有以下幾點(diǎn):
1,、殘余奧氏體轉(zhuǎn)變馬氏體。低溫下(即Mf 點(diǎn)以下)殘余奧氏體發(fā)生分解,,轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,,提高了工件的硬度和強(qiáng)度。有些學(xué)者認(rèn)為深冷處理可完全消除殘余奧氏體,;也有學(xué)者認(rèn)為深冷只能降低殘余奧氏體的數(shù)量,,但不能完全消除;還有人認(rèn)為深冷改變了殘余奧氏體的形狀,、分布和亞結(jié)構(gòu),,從而提高了鋼的強(qiáng)韌性。從我們的應(yīng)用分析看,,深冷可消除80%以上的殘奧,。
2、馬氏體析出超細(xì)碳化物,。因?yàn)轳R氏體經(jīng)深冷,,體積收縮,F(xiàn)e 的晶格常數(shù)有縮小的趨勢,,從而加強(qiáng)了碳原子析出的驅(qū)動力,,但由于低溫的擴(kuò)散更為困難,擴(kuò)散距離更短,,于是在馬氏體基體上析出了大量彌散的超微細(xì)碳化物,,達(dá)到彌散強(qiáng)化的效果,從而顯著提高耐磨性能,。
3,、表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。冷卻過程可能引起缺陷(微孔,、內(nèi)應(yīng)力集中部位)的塑性流變,。復(fù)溫過程在空位表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力,這種應(yīng)力可以減輕缺陷對材料局部強(qiáng)度的損害,,最終表現(xiàn)為磨料磨損抗力的提高,。
4、組織細(xì)化,。組織細(xì)化使工件的強(qiáng)度和韌性同時(shí)得到提高,,這主要指原來粗大的板條狀馬氏體發(fā)生了碎化,組織變得更均勻,、更致密,、更細(xì)化。
5,、穩(wěn)定尺寸,。因殘奧的轉(zhuǎn)變、材料組織的細(xì)化以及材料缺陷的減少,,深冷后的工件尺寸在后續(xù)使用中更加穩(wěn)定,,對于精密工件而言具有較大的意義。
(2)鋁合金行業(yè)應(yīng)用
鋁合金在生產(chǎn),、加工變形過程中產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力,,傳統(tǒng)方法為通過時(shí)效加熱處理來降低內(nèi)部應(yīng)力,但由于鋁合金本身熔點(diǎn)低,,時(shí)效溫度的提高,,必然降低材料強(qiáng)度,。因此鋁合金淬火后時(shí)效處理通常在較低溫度(小于200-250℃)下進(jìn)行,這影響了應(yīng)力消除效果,,一般僅為10-35%左右,。
采用深冷處理法,可有效降低20~90%的殘余應(yīng)力,,而且其最大的優(yōu)點(diǎn),,可以提高材料的強(qiáng)度、硬度,、耐磨性和組織穩(wěn)定性,,對處理工件的形狀、尺寸沒有限制,,在切削加工前進(jìn)行深冷處理還可明顯改善鋁合金加工時(shí)易產(chǎn)生的嚴(yán)重加工變形傾向,,提高材料的組織穩(wěn)定性,對于一些精密鋁合金部件來說,,具有很大的應(yīng)用價(jià)值,。
(3)銅合金行業(yè)應(yīng)用
國內(nèi)已有少部分學(xué)者開始研究銅合金的冷處理,從已有的研究情況看,,大家普遍都認(rèn)為在低溫的條件下,,銅合金發(fā)生了類似于鋼鐵材料的殘余奧氏體向馬氏體的相轉(zhuǎn)變以及細(xì)化晶粒,從而提高了銅合金的強(qiáng)度和硬度,,但是對于深冷處理使銅合金的微觀組織發(fā)生變化,,從而改善銅合金性能的物理機(jī)制的研究,還缺乏足夠的實(shí)驗(yàn)和理論依據(jù)來闡述,。
銅合金作為制造業(yè)中不可缺少的應(yīng)用材料,,對其進(jìn)行深冷處理研究具有重大意義。目前,,有關(guān)銅合金的深冷處理轉(zhuǎn)變機(jī)制還沒有一個明確的定論,,但其原理和作用已經(jīng)逐漸被人們所認(rèn)識,為以后的深入研究奠定了基礎(chǔ),。隨著銅合金深冷處理技術(shù)研究的不斷深入,,對它的轉(zhuǎn)變機(jī)制和工藝措施研究變得更加系統(tǒng),這必然推廣銅合金的應(yīng)用范圍,。
(4)其他金屬行業(yè)
以往由于條件的限制,,我國對金屬深冷領(lǐng)域的研究太少,美日德等國對金屬深冷的研究領(lǐng)先我國,,不僅在研究成果上,,更體現(xiàn)在技術(shù)人員對深冷的認(rèn)知程度上。如美國卡彭特(carpenter)技術(shù)公司研制的Custom465 475等材料,材料設(shè)計(jì)上就考慮了通過-80℃來進(jìn)行充分相變,,然后進(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化處理,,抗拉和屈服強(qiáng)度可達(dá)1800Mpa以上,同時(shí)具有良好的斷裂韌性,,是目前PH不銹鋼中擁有強(qiáng)度,、韌性最佳結(jié)合的鋼種,用于美國聯(lián)合攻擊機(jī)的拉桿, 襟翼軌道, 縫翼軌道, 傳動裝置, 發(fā)動機(jī)防振墊和起落架等部件,,而我國目前還尚無類似牌號。
相對于加熱,,深冷還是一個新興的領(lǐng)域,,科威嘉尼是國內(nèi)較早從事液氮深冷設(shè)備開發(fā)的企業(yè),具有豐富的研發(fā)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),,有多個成熟產(chǎn)品,,愿與各方用戶合作,共同推進(jìn)金屬深冷的推廣使用,。