導讀：所謂冷處理，一般將0——-100℃的冷處理定義為普通冷處理，將-130℃以下的處理稱為深冷處理，它是最新的強韌化處理工藝之一。深冷處理按照工藝可分為深冷急熱法和冷熱循環(huán)法兩種。冷熱循環(huán)穩(wěn)定化處理是先將零件冷卻到-40℃——-90℃或者更底的溫度，保溫一定時間，然后再把零件加熱到不致降低零件機械性能的某溫度(通常為80℃——190℃)，保溫一段時間并重復多次這種循環(huán)過程。“冷處理急熱法”是日本大和久重雄提出的方法，該方法是將工、模具淬火后，不立即進行冷處理，先水浴后再置于處理槽當中于-80℃或-180℃下處理。即-80℃為普通冷處理;-180℃為深冷處理，保溫時間按每英寸體積為1小時計算。保溫后取出放入熱水中快速加熱。

　　在美國、前蘇聯(lián)、日本等國，不但把深冷技術用于高速鋼、軸承鋼、模具鋼，以提高材料的耐磨性和強韌性。進而提高工件的整體使用壽命，同時還利用深冷技術對鋁合金、銅合金、硬質合金、塑料、玻璃等進行深冷改性。改善均勻性、穩(wěn)定尺寸、減小變形、提高使用壽命。

　　(1)深冷處理機理

　　鋼的淬火過程就是使鋼獲得馬氏體的過程，而淬火不能使鋼中奧氏體全部轉變?yōu)榇慊鸾M織，各種鋼材熱處理后都有部分奧氏體殘存，其殘存量隨鋼種及加熱溫度不同而變化，同時還有一定量的殘余應力存在。它們存在對工件的使用性能會產(chǎn)生或多或少的影響，深冷處理能使鋼中奧氏體進一步轉變?yōu)轳R氏體，并能改善和消除鋼中殘余應力的分布，析出更多的細小碳化物，從而起到彌散強化的作用，對無相變材料能使晶界發(fā)生畸變，從而增強基體性能。

　　(2)深冷處理的優(yōu)點

　　SSZ處理的最大優(yōu)點是因vR的馬氏體化使得工件硬度升高，從而提高了工件的耐蝕磨碎性能。同時，防止時效變形，帕倫博士的研究表明，經(jīng)深冷處理的工件具有下述優(yōu)點:

　?、賧R在實質上已近乎完全轉變?yōu)镸;

　　②與未經(jīng)SSZ處理的工件或經(jīng)普通冷處理之工件相比耐磨性得以提高

　?、圻M行了組織的細化和細小碳化物的析出過程;

　　硬度與CSZ處理工件幾乎相同。

　　(3)深冷處理注意事項

　?、俨坏脤⒋慊饡r未冷至室溫的工件直接放入深冷裝置，以免開裂。

　　②冷至室溫的工件應盡快放入深冷裝置，以免使奧氏體穩(wěn)定化，影響處理效果。

　?、垡话沅撋罾涮幚砬安粦鼗穑咚黉摽稍诨鼗鹨淮魏筮M行深冷處理。

　　深冷處理研究的最新進展

　　近十多年以來特別是近兩年來，國內(nèi)以甘肅理工大學、河北工學院和中南工業(yè)大學等高校為首的科研機構一直致力于對工具鋼、模具鋼、刃具鋼、量具鋼以及有色金屬的深冷處理的工藝及機理研究，并取得了一定的成果，部分成果已經(jīng)應用于生產(chǎn)，還有一些成果處于中試階段。

　　如甘肅工業(yè)大學對高速鋼W18Cr4V深冷后發(fā)現(xiàn)，不僅合金的強韌性、耐磨性有所提高，用其制造的工模具使用壽命可以提高2~5倍，在解釋這一現(xiàn)象時，不僅僅局限干殘余奧氏體向馬氏體轉變、晶粒細化、析出彌散的碳化物等傳統(tǒng)的機理，而是提出了自己全新的，更加詳細的解釋。

　?、倌＞卟牧显诙啻螞_擊條件下的韌性與殘余奧氏體的形態(tài)及分布有關，刀具材料的強度與紅硬性與馬氏體脫溶微細碳花物有關。

　?、谕ㄟ^TEM觀察證明，深冷處理有彌散碳化物分布在馬氏體的蠻晶帶上，其直徑在3~10nm，該碳化物的晶體結構為M6C型。

　?、弁ㄟ^X衍射晶體結構分析發(fā)現(xiàn)，深冷處理后馬氏體晶格的軸比降低，這也證明了馬氏體發(fā)生了碳化物脫溶分解。

　　④借助自行設計的低溫動態(tài)組織計算機處理系統(tǒng)觀察到金屬材料在深冷處理過程中殘余奧氏體向馬氏體原位動態(tài)組織轉變，并且殘余奧氏體向馬氏體轉變時存在孕育時間，轉變首先發(fā)生在試塊的邊緣附近，然后向內(nèi)部深處發(fā)展。在-196℃有明顯的等溫馬氏體轉變。同時還發(fā)現(xiàn)深冷處理后的激烈升溫階段也發(fā)生少量的馬氏體轉變，但轉變速度較慢，轉變量較少。

　?、萃ㄟ^正電子湮沒試驗發(fā)現(xiàn)深冷處理后點缺陷密度有所變化。黑色金屬在深冷處理后的點缺陷密度有所上升，有色金屬在深冷外理后的點缺陷密度有所下降。點缺陷密度的變化對金屬材料的性能有很多的影響，如有色金屬銅合金經(jīng)過深冷處理的空位密度下降，將使材料的電阻率有所下降，強度有所上升，密度增加等。

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