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深冷处理方法介绍

文章出处:www.updis.org 人气:发表时间:2016-08-05 11:03

深冷处理方法介绍
什么是深冷处理?
       在工业上,一般将0-100℃的冷处理定义为普通冷处理,将温度低于-130℃的冷处理称为深冷处理。深冷处理是以液氮为冷却介质对材料进行处理的方法。深冷处理技术最先应用于受磨损的工具、模具刀具材料,后来扩展到合金钢、硬质合金等,采用该方法可以改变金属材料的内部结构,进而改善材料的力学和加工性能,它是目前最新的强韧化处理工艺之一。
 
深冷处理的机理
      深冷处理后,金属材料(主要是工模具材料)的内部组织的残余奥氏体转变为马氏体,而且还可使马氏体内析出弥散碳化物,这样可消除马氏体中的残余应力,还增强了马氏体基体,因而其硬度和耐磨性也随之提高。硬度增加的原因是由于部分残余奥氏体转变为马氏体;强韧性的提高是由于弥散、细小的η-Fe3C析出;同时马氏体含碳量降低,其晶格畸变减小,使材料的塑性改善。
深冷处理工艺
      深冷处理设备主要由液氮罐、液氮传输系统、深冷箱及控制系统组成。应用中,深冷处理采用多次重复进行。典型的工艺如: 1120℃油淬+-196℃×1h(2-4)次深冷处理+200℃×2h.回火处理。处理后的组织出现了奥氏体转变,还从淬火马氏体中析出高度弥散的与基体保持共格关系的超细碳化物,经随后的200℃低温回火后,超细碳化物长大 弥散分布的ε碳化物,其数量和弥散度明显增大。多次重复深冷处理,一方面使前一次深冷时由残余奥氏体转变成的马氏体中析出超细碳化物,另一方面,在淬火马氏体中继续析出微细碳化物。重复工艺可使基体的抗压强度、屈服强度和冲击韧性升高,提高了钢的强韧性,同时使冲击磨损的抗力明显提高。
深冷处理需要面对的问题
      目前深冷处理技术已从工具、模具钢应用逐渐扩展到汽车和工程机械配件以及非金属加工等领域。但在其推广中,也发现了一些问题:
1、深冷处理技术对金属材料,特别是工具、模具和刀具性能的影响显而易见,但深冷处理的工艺无论是对设备还是对控制精度要求十分严格,而影响其效果的主要因素为深冷箱结构、液氮制冷方式、温度控制精度及均匀性,设备相对昂贵。
2、对冷处理的机理的研究较少而且不全面,多数研发侧重于金属学和热处理,而偏少物理学方面的研究,这也局限了工艺应用中的掌握和使用。
3、此外,冷处理方法造成工件变形的规律还未彻底掌握,将其作为工件最终加工还需进一步研究探索才行。
概括之,深冷处理对模具材料上的应用成熟适宜,对其他材料方面上研究的空间很大。

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