冰冷處理的機(jī)理

冰冷處理的機(jī)理

    當(dāng)鋼中含碳及合金元素較多時(shí)（AI、Co除外）馬氏體轉(zhuǎn)變終止點(diǎn)將降到0℃以下低溫，淬火后組織中含有較多數(shù)量的殘余奧氏體。為使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體可將淬火后的工件置于寒劑或制冷機(jī)中繼續(xù)冷卻，統(tǒng)稱為冷處理。冰冷處理是溫度在-80℃左右的冷處理，多應(yīng)用于刀具、量具、精密軸承和其它尺寸精度要求較高的工件上，以提高硬度、耐磨度、尺寸穩(wěn)定性等。

    冰冷處理溫度應(yīng)根據(jù)鋼材的化學(xué)成分（Mf點(diǎn)）來選定。冰冷處理應(yīng)在淬火后進(jìn)行，避免長(zhǎng)期放置導(dǎo)致殘余奧氏體產(chǎn)生穩(wěn)定化而影響冷處理效果。一些形狀復(fù)雜的工件為避免冷處理時(shí)產(chǎn)生裂紋，可經(jīng)一次回火后再冷處理。對(duì)于一些尺寸穩(wěn)定性要求更高的工件，如螺紋量規(guī)等，常需兩次冷處理。冷處理必須進(jìn)行回火或時(shí)效，以消除所形成的應(yīng)力及穩(wěn)定新生成的馬氏體組織。工件在冰冷處理時(shí)，只當(dāng)其心部達(dá)到寒劑溫度即可（一般1～2h）。冰冷處理后工件從設(shè)備中取出，在空氣中緩慢升溫至溫至室溫后，再進(jìn)行回火處理。

    冷處理技術(shù)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(zhì)將淬火后的金屬材料的冷卻過程繼續(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，從而改善金屬材料性能。深冷處理后能明顯提高金屬工件的耐磨性、韌性和尺寸穩(wěn)定性，使工件的使用壽命成倍地提高。
深冷處理針對(duì)黑色金屬的改善主要在以下幾方面：
提升工件的硬度及強(qiáng)度
提高工件的耐磨性

金屬材料冷處理設(shè)備作用機(jī)理如下：
1、提升工件的硬度及強(qiáng)度
深冷處理某種意義上是淬火的延續(xù)，讓Mf點(diǎn)較低材料繼續(xù)完成A向M的轉(zhuǎn)變，在常規(guī)淬火后，有些材料殘余奧氏體可達(dá)25%，甚至更高，通過繼續(xù)轉(zhuǎn)變，通?？梢蕴?*RC1-3度，多時(shí)甚至可達(dá)HRC5-6度。馬氏體基體析出納米級(jí)別的超細(xì)碳化物，微量提升了工件的硬度。上海交大的錢士強(qiáng)用16Mn實(shí)驗(yàn)，基本撇開了殘奧轉(zhuǎn)變的影響，經(jīng)多次深冷的工件相比未深冷的硬度提高了HRC約1.5度，說明彌散分布的超細(xì)碳化物對(duì)組織起到了彌散強(qiáng)化的作用。根據(jù)材料手冊(cè)，材料硬度在HRC50以上時(shí)，我們可以看到硬度每提升HRC0.5度，鉻鋼、鉻釩鋼及鉻鉬鋼的抗拉強(qiáng)度通常提高幅度在30MPA左右。

2、提高工件的耐磨性
硬度提升，馬氏體比奧氏體顯而易見的更耐磨。像W18CR4V\CR12等材料，當(dāng)硬度從HV600提升到HV800時(shí)，其相對(duì)耐磨性分別提升大約15%至20%。大量析出并彌散分布在馬氏**錯(cuò)線和孿晶帶上的超細(xì)碳化物，對(duì)馬氏體基體起到釘扎和支撐的作用，即使深冷有時(shí)并未明顯提升工件硬度，但我們可以明顯看到其耐磨性的提升。對(duì)高碳高合金工件來說，耐磨性提升50%還是比較多見的。 

深冷處理--作用：

可析出超細(xì)碳化物，提高工件的耐磨性；可細(xì)化晶粒，提高工件的沖擊韌性。

可轉(zhuǎn)變殘奧，提高工件的硬度和耐磨性，穩(wěn)定工件的尺寸。

可成倍提高馬氏體不銹鋼的抗蝕性，提高工件的拋光性能。

可改善有色金屬的導(dǎo)電能力和抗蝕性。

可減少模具變形、開裂。提高工件的尺寸精度。

工作溫度：+200℃~-196℃可設(shè)定，箱內(nèi)zui低溫度≤-196℃，zui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℃。

控制器能夠完整的記錄整個(gè)運(yùn)行曲線。