深冷處理-關于深冷處理的細節問題

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變為馬氏體，以增加鋼件硬度和尺寸穩定性的熱處理工藝。冷處理實際上是淬火過程的繼續。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”這兩個名詞，不夠確切，建議不再繼續使用。就冷處理的溫度而言，即使在-190℃進行處理仍有一定（一般為百分之幾）殘存的奧氏體被保留下來。因此，一般用-100～-80℃就足夠了。冷處理時間一般有30～90min就足夠了。
冷處理可有效防止置裂。當鋼件急冷到常溫并在常溫下放置時，其殘存的奧氏體將緩慢向馬氏體轉化，由于這種轉變會導致內應力增加，最后就會開裂。冷處理的主要工藝參數是：淬火工件在室溫停留的時間、冷處理溫度、深冷停留時間。
需冷處理的工件淬火后，允許在室溫停留的時間取決于鋼的Mc點溫度。Mc點在室溫以上者，奧氏體陳化穩定敏感性強，工件淬火后如在室溫停留，將引起殘奧穩定化，降低冷處理效果。Mc點在室溫以下者，室溫停留時，殘奧陳化穩定的敏感性小，對冷處理效果影響不大。有人按室溫下陳化穩定程度將鋼分為三類：第一類是陳化穩定不敏感的材料，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2~3h，如W18Cr4V、CrMn、T12、GCr15、CrWMn等；第三類是高敏感性材料，應在淬火冷至室溫時立即進行冷處理，如T8、T9、9CrSi等。
試驗指出，冷處理效果主要取決于冷處理溫度和在室溫停留時間。冷處理溫度越低，室溫停留時間越短，效果越好。工件淬火后，在室溫停留不得超過半小時。
冷處理溫度取決于鋼的Mf點，一般工模具Mf點在-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℃，因而冷處理溫度應選定在-120℃~-180℃。冷處理是在制冷設備中進行的，其中裝有制冷劑。
鋼的Mf點越低，冷處理效果越顯著。
在冷處理溫度的保持時間，以保證整個工件冷透為原則，主要決定于工件的幾何尺寸。因馬氏體是變溫形成，工件一旦達到冷處理溫度，轉變即告結束，無需“保溫”。成批裝料或工件尺寸較大時，需要一定的透冷時間，一般為0.5~1h。
需要強調的是：對于形狀復雜、尺寸較大、容易變形開裂的工件，不要在溫度較高時直接進入已達冷處理溫度的設備中，應先淬火冷至室溫，裝入冷處理設備后，與設備一起逐漸至冷處理溫度，以減小應力，避免變形開裂。另外，冷處理之后，必須進行回火或時效（保溫4~10h），獲得穩定的回火馬氏體組織，并使少量的殘奧進一步轉化和穩定化，以消除淬火應力。
淬火零件如有殘留沃斯田鐵（注: 沃斯田鐵即奧氏體），硬度會降低并發生擱置變形，因此需要施行深冷處理使殘留沃斯田鐵（下文簡稱為殘奧）麻田化（注：麻田化即使之發生馬氏體轉變）。
但施行深冷處理有時會發生深冷裂痕（Subzero Crack）。淬火后立刻深冷處理或有脫碳層時就會發生。
深冷處理以淬火后即刻施行為原則。淬火后常溫擱置愈久，沃斯田鐵安定化（注：沃斯田鐵安定化即奧氏體穩定化）則殘奧之麻田化愈困難。但淬火后立即深冷處理，由于淬火引起之應力與殘奧麻田化引起之應力相重疊而發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：輕回火應為低溫短時回火）。亦即使殘奧稍微安定化并減輕淬火應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℃熱水回火為其關鍵所在。對于復雜形狀之機件，施行深冷處理時更不得遺漏此種100℃熱水回火步驟。
由深冷溫度（-80℃或-180℃）回復至室溫時，一般為放置于空氣中，均以為自深冷溫度緩慢回復到室溫才好。其實，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?？此萍崩鋵崬榧睙?。-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。因此非但不會開裂，反而有消除深冷處理應力之益處，深冷處理急冷之應力剛好為深冷處理急熱之應力所抵消。
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。
利用液態氮（-196℃）之深冷處理，亦即超深冷處理之配合將成為新的低溫熱處理方法。
淬火應力因深冷處理而擴大，因此必須在深冷處理前減輕淬火應力。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%之淬火應力，事先回火可使殘奧安定化。當有脫碳層時會引起深冷處理裂痕，最好先將其除去，當然最好是于淬火時不使其發生脫碳。此外，如測試淬火硬度留下壓痕時會引起殘留應力而發生裂痕。因此于深冷處理前應盡量避免硬度試驗，否則，于試驗后應先經100℃之熱水回火后再做深冷處理。

鑫鋒立深冷處理技術是近年來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℃）作為冷卻介質將淬火后的金屬材料的冷卻過程繼續下去，達到遠低于室溫的某一溫度，促使常規熱處理后所存在的殘余奧氏體得到進一步轉化成能使鋼變硬、增強的馬氏體，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℃可任意設定
箱內最低溫度：≤-196℃
大降溫速度：≥50℃/min
控溫精度：升溫、降溫、恒溫±1℃
溫度場均勻性：±1℃
深冷處理技術是近年來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℃）作為冷卻介質將淬火后的金屬材料的冷卻過程繼續下去，達到遠低于室溫的某一溫度，促使常規熱處理后所存在的殘余奧氏體得到進一步轉化成能使鋼變硬、增強的馬氏體，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、韌性和尺寸穩定性，使工件的使用壽命成倍的提高。
深冷處理技術的改進效果是滲入處理件的內部（整體效應），因為不僅限于表面，所以對刃具進行重磨再用時不會使工件的改性效果失效，對工件的形狀和尺寸不但不會引起變化，而且還有增強尺寸穩定性和減小淬火應力的作用；工藝系統簡單，耗電量少，不受工件形狀和尺寸限制，操作簡便；無任何環境污染，是安全的環保型技術。深冷技術一出現，就引起了科學研究界和工業界的高度重視，在國外已經應用于刃具、量具、模具、以及精密零件，如油泵的油嘴、發動機的渦輪軸、軋輥、閥門、齒輪、彈簧等工件的改性。深冷改性技術的應用正逐步得到企業界的高度重視，發展非常迅速在美國、前蘇聯、日本等國，不但把深冷技術應用于高速鋼、軸承鋼、模具鋼，用來提高材料的耐磨性、強韌性和整體使用壽命，同時還利用深冷處理技術對鋁合金、銅合金、硬質合金、塑料、橡膠、瀝青、玻璃等進行深冷改性處理，同樣也大大改善了均勻性、尺寸穩定性、提高了使用壽命。

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