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深冷處理-關(guān)于深冷處理的細(xì)節(jié)問(wèn)題

來(lái)源：鑫鋒立      發(fā)布日期：2019-01-04

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深冷處理-關(guān)于深冷處理的細(xì)節(jié)問(wèn)題 

　　

鑫鋒立冷處理—深冷處理
冷處理  所謂冷處理就是將淬火鋼深冷至室溫以下的處理方法。鋼件淬火后,，再迅速將其冷卻到室溫以下的某一溫度,，使淬火后的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，以增加鋼件硬度和尺寸穩(wěn)定性的熱處理工藝,。冷處理實(shí)際上是淬火過(guò)程的繼續(xù),。也有稱做低溫處理（或深冷處理）的。至于“冰冷處理”和“零下處理”這兩個(gè)名詞,，不夠確切,，建議不再繼續(xù)使用。就冷處理的溫度而言，即使在-190℃進(jìn)行處理仍有一定（一般為百分之幾）殘存的奧氏體被保留下來(lái),。因此,，一般用-100～-80℃就足夠了。冷處理時(shí)間一般有30～90min就足夠了,。
冷處理可有效防止置裂,。當(dāng)鋼件急冷到常溫并在常溫下放置時(shí)，其殘存的奧氏體將緩慢向馬氏體轉(zhuǎn)化,，由于這種轉(zhuǎn)變會(huì)導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力增加,，最后就會(huì)開(kāi)裂。冷處理的主要工藝參數(shù)是：淬火工件在室溫停留的時(shí)間,、冷處理溫度,、深冷停留時(shí)間。
需冷處理的工件淬火后,，允許在室溫停留的時(shí)間取決于鋼的Mc點(diǎn)溫度,。Mc點(diǎn)在室溫以上者，奧氏體陳化穩(wěn)定敏感性強(qiáng),，工件淬火后如在室溫停留,，將引起殘奧穩(wěn)定化，降低冷處理效果,。Mc點(diǎn)在室溫以下者,，室溫停留時(shí)，殘奧陳化穩(wěn)定的敏感性小,，對(duì)冷處理效果影響不大,。有人按室溫下陳化穩(wěn)定程度將鋼分為三類：第一類是陳化穩(wěn)定不敏感的材料，可以在室溫下停留一晝夜,。如18CrNiW,、12Cr2Ni4WA、W9Cr4V等,；第二類是具有中等敏感程度的材料,，在室溫下不得超過(guò)2~3h，如W18Cr4V,、CrMn,、T12、GCr15,、CrWMn等,；第三類是高敏感性材料，應(yīng)在淬火冷至室溫時(shí)立即進(jìn)行冷處理,，如T8,、T9、9CrSi等,。
試驗(yàn)指出,，冷處理效果主要取決于冷處理溫度和在室溫停留時(shí)間。冷處理溫度越低,，室溫停留時(shí)間越短,，效果越好。工件淬火后,，在室溫停留不得超過(guò)半小時(shí),。
冷處理溫度取決于鋼的Mf點(diǎn)，一般工模具M(jìn)f點(diǎn)在-60℃左右,，故冷處理溫度可選在-60℃~-80℃,。一些高合金鋼和高合金滲碳鋼的Mf很低，約為-120℃~-180℃,，因而冷處理溫度應(yīng)選定在-120℃~-180℃,。冷處理是在制冷設(shè)備中進(jìn)行的，其中裝有制冷劑,。
鋼的Mf點(diǎn)越低,，冷處理效果越顯著。
在冷處理溫度的保持時(shí)間,，以保證整個(gè)工件冷透為原則,，主要決定于工件的幾何尺寸。因馬氏體是變溫形成,，工件一旦達(dá)到冷處理溫度,，轉(zhuǎn)變即告結(jié)束，無(wú)需“保溫”,。成批裝料或工件尺寸較大時(shí),，需要一定的透冷時(shí)間，一般為0.5~1h,。
需要強(qiáng)調(diào)的是：對(duì)于形狀復(fù)雜,、尺寸較大、容易變形開(kāi)裂的工件,，不要在溫度較高時(shí)直接進(jìn)入已達(dá)冷處理溫度的設(shè)備中,，應(yīng)先淬火冷至室溫，裝入冷處理設(shè)備后,，與設(shè)備一起逐漸至冷處理溫度,，以減小應(yīng)力，避免變形開(kāi)裂,。另外,，冷處理之后,，必須進(jìn)行回火或時(shí)效（保溫4~10h），獲得穩(wěn)定的回火馬氏體組織,，并使少量的殘奧進(jìn)一步轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定化,，以消除淬火應(yīng)力。
淬火零件如有殘留沃斯田鐵（注: 沃斯田鐵即奧氏體）,，硬度會(huì)降低并發(fā)生擱置變形,，因此需要施行深冷處理使殘留沃斯田鐵（下文簡(jiǎn)稱為殘奧）麻田化（注：麻田化即使之發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變）。
但施行深冷處理有時(shí)會(huì)發(fā)生深冷裂痕（Subzero Crack）,。淬火后立刻深冷處理或有脫碳層時(shí)就會(huì)發(fā)生,。
深冷處理以淬火后即刻施行為原則。淬火后常溫?cái)R置愈久,，沃斯田鐵安定化（注：沃斯田鐵安定化即奧氏體穩(wěn)定化）則殘奧之麻田化愈困難,。但淬火后立即深冷處理，由于淬火引起之應(yīng)力與殘奧麻田化引起之應(yīng)力相重疊而發(fā)生與淬火裂痕相同之深冷處理裂痕,。
欲防止深冷處理裂痕,，最好在深冷處理前作100~130℃之輕回火（注：輕回火應(yīng)為低溫短時(shí)回火）。亦即使殘奧稍微安定化并減輕淬火應(yīng)力后再施行深冷處理,。如此可以近乎完全防止深冷處理裂痕發(fā)生,。但仍然有5%左右之安定化殘奧存留。然而因安定之故,，具有吸收沖擊之功用,。所以在深冷處理前作100℃熱水回火為其關(guān)鍵所在。對(duì)于復(fù)雜形狀之機(jī)件,，施行深冷處理時(shí)更不得遺漏此種100℃熱水回火步驟,。
由深冷溫度（-80℃或-180℃）回復(fù)至室溫時(shí)，一般為放置于空氣中,，均以為自深冷溫度緩慢回復(fù)到室溫才好,。其實(shí)，最好的方法是自深冷溫度投入水中,。
自深冷溫度投入水中并非急冷,。看似急冷實(shí)為急熱,。-80℃之深冷溫度投入室溫（20℃）之水中等于100℃之急熱,。水中投入等于水中加熱之理由在此。因此非但不會(huì)開(kāi)裂,，反而有消除深冷處理應(yīng)力之益處,，深冷處理急冷之應(yīng)力剛好為深冷處理急熱之應(yīng)力所抵消。
自深冷溫度投入水中之方法謂之深冷急熱法（up-hillqueneh）,。淬火至自高溫向低溫急冷,，而深冷急熱法正好與其相反為自低溫向高溫急熱,。深冷溫度愈低，則深冷急熱法愈有效,。以投入熱水取代投入水中更為有效,。
利用液態(tài)氮（-196℃）之深冷處理，亦即超深冷處理之配合將成為新的低溫?zé)崽?/strong>理方法,。
淬火應(yīng)力因深冷處理而擴(kuò)大，因此必須在深冷處理前減輕淬火應(yīng)力,。即淬火后并非直接作深冷處理,，最好先投入100℃之熱水作1小時(shí)之回火，回火溫度如提升至200℃則效果更好,，約可消處50%之淬火應(yīng)力,，事先回火可使殘奧安定化。當(dāng)有脫碳層時(shí)會(huì)引起深冷處理裂痕,，最好先將其除去,，當(dāng)然最好是于淬火時(shí)不使其發(fā)生脫碳。此外,，如測(cè)試淬火硬度留下壓痕時(shí)會(huì)引起殘留應(yīng)力而發(fā)生裂痕,。因此于深冷處理前應(yīng)盡量避免硬度試驗(yàn)，否則,，于試驗(yàn)后應(yīng)先經(jīng)100℃之熱水回火后再做深冷處理,。
 
鑫鋒立深冷處理技術(shù)是近年來(lái)興起的一種改善金屬工件性能的新工藝。所謂深冷處理,，就是用液氮（-196℃）作為冷卻介質(zhì)將淬火后的金屬材料的冷卻過(guò)程繼續(xù)下去,，達(dá)到遠(yuǎn)低于室溫的某一溫度，促使常規(guī)熱處理后所存在的殘余奧氏體得到進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成能使鋼變硬,、增強(qiáng)的馬氏體,，從而改善金屬材料性能。深冷處理后能明顯的提高金屬工具的耐磨性,、韌性和尺寸穩(wěn)定性,，使工件的使用壽命成倍的提高。
工作溫度：+200～-196℃可任意設(shè)定 
箱內(nèi)最低溫度：≤-196℃ 
大降溫速度：≥50℃/min 
控溫精度：升溫,、降溫,、恒溫±1℃ 
溫度場(chǎng)均勻性：±1℃ 
深冷處理技術(shù)是近年來(lái)興起的一種改善金屬工件性能的新工藝。所謂深冷處理,，就是用液氮（-196℃）作為冷卻介質(zhì)將淬火后的金屬材料的冷卻過(guò)程繼續(xù)下去,，達(dá)到遠(yuǎn)低于室溫的某一溫度，促使常規(guī)熱處理后所存在的殘余奧氏體得到進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成能使鋼變硬,、增強(qiáng)的馬氏體,，從而改善金屬材料性能,。深冷處理后能明顯的提高金屬工具的耐磨性、韌性和尺寸穩(wěn)定性,，使工件的使用壽命成倍的提高,。
深冷處理技術(shù)的改進(jìn)效果是滲入處理件的內(nèi)部（整體效應(yīng)），因?yàn)椴粌H限于表面,，所以對(duì)刃具進(jìn)行重磨再用時(shí)不會(huì)使工件的改性效果失效,，對(duì)工件的形狀和尺寸不但不會(huì)引起變化，而且還有增強(qiáng)尺寸穩(wěn)定性和減小淬火應(yīng)力的作用,；工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單,，耗電量少，不受工件形狀和尺寸限制,，操作簡(jiǎn)便,；無(wú)任何環(huán)境污染，是安全的環(huán)保型技術(shù),。深冷技術(shù)一出現(xiàn),，就引起了科學(xué)研究界和工業(yè)界的高度重視，在國(guó)外已經(jīng)應(yīng)用于刃具,、量具,、模具、以及精密零件,，如油泵的油嘴,、發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪軸、軋輥,、閥門,、齒輪、彈簧等工件的改性,。深冷改性技術(shù)的應(yīng)用正逐步得到企業(yè)界的高度重視,，發(fā)展非常迅速在美國(guó)、前蘇聯(lián),、日本等國(guó),，不但把深冷技術(shù)應(yīng)用于高速鋼、軸承鋼,、模具鋼,，用來(lái)提高材料的耐磨性、強(qiáng)韌性和整體使用壽命,，同時(shí)還利用深冷處理技術(shù)對(duì)鋁合金,、銅合金、硬質(zhì)合金,、塑料,、橡膠,、瀝青、玻璃等進(jìn)行深冷改性處理,，同樣也大大改善了均勻性,、尺寸穩(wěn)定性、提高了使用壽命,。