深冷處理的優點及新進展
深冷處理的優點及新進展
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*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法兩種。冷熱循環穩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一溫度（通常為80℃～190℃），保溫一段時間并重復多次這種循環過程。“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、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、穩定尺寸、減小變形、提高使用壽命。
⑵ 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為淬火組織，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生或多或少的影響，深冷處理能使鋼中奧氏體進一步轉變為馬氏體，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生畸變，從而增強基體性能。
⑶ 深冷處理的優點
深冷處理的優點是因γR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，經深冷處理的工件具有下述優點：
① γR在實質上已近乎完全轉變為M；
② 與未經深冷處理的工件或經普通冷處理之工件相比耐磨性得以提高；
③ 進行了組織的細化和細小碳化物的析出過程；
④ 硬度與CSZ處理工件幾乎相同。
⑷ 深冷處理注意事項
① 不得將淬火時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，以免使奧氏體穩定化，影響處理效果。
③ 一般鋼深冷處理前不應回火，高速鋼可在回火一次后進行深冷處理。
深冷處理研究的*新進展
近十多年以來特別是近兩年來，國內以甘肅理工大學、河北工學院和中南工業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，部分成果已經應用于生產，還有一些成果處于中試階段。
如甘肅工業大學對高速鋼W18Cr4V深冷后發現，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，在解釋這一現象時，不僅僅局限于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的機理，而是提出了自己全新的、更加詳細的解釋。
①模具材料在多次沖擊條件下的韌性與殘余奧氏體的形態及分布有關，刀具材料的強度與紅硬性與馬氏體脫溶微細碳花物有關。
②通過TEM觀察證明，深冷處理有彌散碳化物分布在馬氏體的攣晶帶上，其直徑在3～10nm，該碳化物的晶體結構為M6C型。
③通過X衍射晶體結構分析發現，深冷處理后馬氏體晶格的軸比降低，這也證明了馬氏體發生了碳化物脫溶分解。
④借助自行設計的低溫動態組織計算機處理系統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，轉變首先發生在試塊的邊緣附近，然后向內部深處發展。在-196℃有明顯的等溫馬氏體轉變。同時還發現深冷處理后的激烈升溫階段也發生少量的馬氏體轉變，但轉變速度較慢，轉變量較少。
⑤通過正電子湮沒試驗發現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，有色金屬在深冷處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
