厦门军工会议 深冷处理工艺原理及深冷设备发展概况(1).pptVIP

深 冷 处 理 深圳市德捷力化工有限公司 目 录 深冷处理的名称 深冷处理的作用及原理 深冷处理工艺制定要素 深冷处理的典型应用 深冷处理设备发展情况 展望 一、深冷处理的名称 国内现在有冷处理、冰冷处理（-78℃以内）、深冷处理（-130℃——-180℃）、超深冷处理（-180℃——-196℃）等叫法。 国外通常是用sub-zero、Cryogenic Treatment、Deep Cryogenic Treatment等叫法。 建议：随着科技的发展，我们将来一定会用到更低的温度来做冷处理，例如液氦深冷，那我们如何称呼呢？所以我建议通通叫深冷处理，但前面加个工艺温度，就像我们说880℃淬火、1050℃淬火一样。 二、深冷处理的作用 及原理 深冷处理针对黑色金属的改善主要表现在以下几方面： 提升工件的硬度及强度 保证工件的尺寸精度 提高工件的耐磨性 提高工件的冲击韧性 改善工件内应力分布，提高疲劳强度 提高工件的耐腐蚀性能 提升工件的硬度及强度 深冷处理某种意义上是淬火的延续，让Mf点较低材料继续完成A向M的转变，在常规淬火后，有些材料残余奥氏体可达25%，甚至更高，通过继续转变，通常可以提高HRC1-3度，多时甚至可达HRC5-6度。 马氏体基体析出纳米级别的超细碳化物，微量提升了工件的硬度。上海交大的钱士强用16Mn实验，基本撇开了残奥转变的影响，经多次深冷的工件相比未深冷的硬度提高了HRC约1.5度，说明弥散分布的超细碳化物对组织起到了弥散强化的作用。 根据材料手册，材料硬度在HRC50以上时，我们可以看到硬度每提升HRC0.5度，铬钢、铬钒钢及铬钼钢的抗拉强度通常提高幅度在30MPA左右。 保证工件的尺寸精度 残余奥氏体是一种不稳定组织，会随着时间的推移以及外力的作用而促使其部分转变为马氏体，影响工件的尺寸精度。 奥氏体的比体积：0.1212+0.0033（%C） w(C)%=0-2 马氏体的比体积：0.1271+0.0025（%C） w(C)%=0-2 在正常情况下，按照以上公式估算，奥氏体全部转变为马氏体体积增加约4%左右，假设热处理后有10%的残奥存在时，全部转变为马氏体则体积有0.4%的膨胀. 深冷处理可以把残奥控制在5%甚至3%以下，并且残留的那部分奥氏体在后续加工及使用中很难再发生转变，所以，工件的精度得以大大提高。 通过极低温度的深冷处理，收缩驱动原有的点缺陷产生塑性流变，减少空位缺陷，避免空位导致的尺寸变化。 李雄、李士燕的6542高速钢实验，采用正电子淹没技术测出了深冷后的空位表浓度变化， 深冷前的正电子寿命为298s，深冷后为163.4s，可见，深冷处理减少近半数的空位浓度，因此提高了工件的强度和尺寸稳定性，甚至可以避免形成空位群而造成微裂纹。 提高工件的耐磨性 硬度提升了，高硬度的马氏体比奥氏体显而易见的更耐磨。像W18CR4V\CR12等材料，当硬度从HV600提升到HV800时，其相对耐磨性分别提升大约15%至20%。 对高碳高合金工件来说，耐磨性提升50%还是比较多见的。 大量析出并弥散分布在马氏体位错线和孪晶带上的超细碳化物，对马氏体基体起到钉扎和支撑的作用，即使深冷有时并未明显提升工件硬度，但我们可以明显看到其耐磨性的提升。（见下图） 提高工件的冲击韧性 深冷处理细化了晶粒。 低温收缩导致材料晶格常数缩小，在马氏体基体上析出纳米级别的超细碳化物，同时马氏体的轴比降低，陈长风、李士燕的实验验证了T12在经过深冷处理（-196℃保温10小时）后，其马氏体轴比数值稳定在1.027，而未深冷的轴比在1.038，在李雄、李士燕的另外一个高速钢W6CR5MO4V2的深冷实验中，其马氏体轴比从未深冷的1.022降到深冷（-196℃保温12小时）后的1.014。未深冷的马氏体孪晶宽度为20-70nm, 经过深冷后马氏体孪晶宽度10-20nm，晶粒明显细化。 深冷处理降低了马氏体碳含量。 同上实验，马氏体的碳含量从0.49%降到0.32%，而且孪晶带上析出的碳化物颗粒尺寸为6-10nm。晶粒度越细，细晶带来的强化量越大。 深冷处理减少点缺陷，这也是工件冲击韧性提高的原因之一。 大连理工段春增等人对W18CR4V深冷效果做了一些对比，其结果如下： 改善工件的内应力分布，提高疲劳强度 深冷处理通过细化组织、弥散分布碳化物、减少点缺陷等变化，对工件内部的应力