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深冷处理-关于深冷处理的细节问题

来源：鑫锋立      发布日期：2019-01-04

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深冷处理-关于深冷处理的细节问题 

　　

鑫锋立冷处理—深冷处理
冷处理  所谓冷处理就是将淬火钢深冷至室温以下的处理方法。钢件淬火后，再迅速将其冷却到室温以下的某一温度，使淬火后的残余奥氏体转变为马氏体，以增加钢件硬度和尺寸稳定性的热处理工艺。冷处理实际上是淬火过程的继续。也有称做低温处理（或深冷处理）的。至于“冰冷处理”和“零下处理”这两个名词，不够确切，建议不再继续使用。就冷处理的温度而言，即使在-190℃进行处理仍有一定（一般为百分之几）残存的奥氏体被保留下来。因此，一般用-100～-80℃就足够了。冷处理时间一般有30～90min就足够了。
冷处理可有效防止置裂。当钢件急冷到常温并在常温下放置时，其残存的奥氏体将缓慢向马氏体转化，由于这种转变会导致内应力增加，最后就会开裂。冷处理的主要工艺参数是：淬火工件在室温停留的时间、冷处理温度、深冷停留时间。
需冷处理的工件淬火后，允许在室温停留的时间取决于钢的Mc点温度。Mc点在室温以上者，奥氏体陈化稳定敏感性强，工件淬火后如在室温停留，将引起残奥稳定化，降低冷处理效果。Mc点在室温以下者，室温停留时，残奥陈化稳定的敏感性小，对冷处理效果影响不大。有人按室温下陈化稳定程度将钢分为三类：第一类是陈化稳定不敏感的材料，可以在室温下停留一昼夜。如18CrNiW、12Cr2Ni4WA、W9Cr4V等；第二类是具有中等敏感程度的材料，在室温下不得超过2~3h，如W18Cr4V、CrMn、T12、GCr15、CrWMn等；第三类是高敏感性材料，应在淬火冷至室温时立即进行冷处理，如T8、T9、9CrSi等。
试验指出，冷处理效果主要取决于冷处理温度和在室温停留时间。冷处理温度越低，室温停留时间越短，效果越好。工件淬火后，在室温停留不得超过半小时。
冷处理温度取决于钢的Mf点，一般工模具Mf点在-60℃左右，故冷处理温度可选在-60℃~-80℃。一些高合金钢和高合金渗碳钢的Mf很低，约为-120℃~-180℃，因而冷处理温度应选定在-120℃~-180℃。冷处理是在制冷设备中进行的，其中装有制冷剂。
钢的Mf点越低，冷处理效果越显著。
在冷处理温度的保持时间，以保证整个工件冷透为原则，主要决定于工件的几何尺寸。因马氏体是变温形成，工件一旦达到冷处理温度，转变即告结束，无需“保温”。成批装料或工件尺寸较大时，需要一定的透冷时间，一般为0.5~1h。
需要强调的是：对于形状复杂、尺寸较大、容易变形开裂的工件，不要在温度较高时直接进入已达冷处理温度的设备中，应先淬火冷至室温，装入冷处理设备后，与设备一起逐渐至冷处理温度，以减小应力，避免变形开裂。另外，冷处理之后，必须进行回火或时效（保温4~10h），获得稳定的回火马氏体组织，并使少量的残奥进一步转化和稳定化，以消除淬火应力。
淬火零件如有残留沃斯田铁（注: 沃斯田铁即奥氏体），硬度会降低并发生搁置变形，因此需要施行深冷处理使残留沃斯田铁（下文简称为残奥）麻田化（注：麻田化即使之发生马氏体转变）。
但施行深冷处理有时会发生深冷裂痕（Subzero Crack）。淬火后立刻深冷处理或有脱碳层时就会发生。
深冷处理以淬火后即刻施行为原则。淬火后常温搁置愈久，沃斯田铁安定化（注：沃斯田铁安定化即奥氏体稳定化）则残奥之麻田化愈困难。但淬火后立即深冷处理，由于淬火引起之应力与残奥麻田化引起之应力相重叠而发生与淬火裂痕相同之深冷处理裂痕。
欲防止深冷处理裂痕，最好在深冷处理前作100~130℃之轻回火（注：轻回火应为低温短时回火）。亦即使残奥稍微安定化并减轻淬火应力后再施行深冷处理。如此可以近乎完全防止深冷处理裂痕发生。但仍然有5%左右之安定化残奥存留。然而因安定之故，具有吸收冲击之功用。所以在深冷处理前作100℃热水回火为其关键所在。对于复杂形状之机件，施行深冷处理时更不得遗漏此种100℃热水回火步骤。
由深冷温度（-80℃或-180℃）回复至室温时，一般为放置于空气中，均以为自深冷温度缓慢回复到室温才好。其实，最好的方法是自深冷温度投入水中。
自深冷温度投入水中并非急冷。看似急冷实为急热。-80℃之深冷温度投入室温（20℃）之水中等于100℃之急热。水中投入等于水中加热之理由在此。因此非但不会开裂，反而有消除深冷处理应力之益处，深冷处理急冷之应力刚好为深冷处理急热之应力所抵消。
自深冷温度投入水中之方法谓之深冷急热法（up-hillqueneh）。淬火至自高温向低温急冷，而深冷急热法正好与其相反为自低温向高温急热。深冷温度愈低，则深冷急热法愈有效。以投入热水取代投入水中更为有效。
利用液态氮（-196℃）之深冷处理，亦即超深冷处理之配合将成为新的低温热处理方法。
淬火应力因深冷处理而扩大，因此必须在深冷处理前减轻淬火应力。即淬火后并非直接作深冷处理，最好先投入100℃之热水作1小时之回火，回火温度如提升至200℃则效果更好，约可消处50%之淬火应力，事先回火可使残奥安定化。当有脱碳层时会引起深冷处理裂痕，最好先将其除去，当然最好是于淬火时不使其发生脱碳。此外，如测试淬火硬度留下压痕时会引起残留应力而发生裂痕。因此于深冷处理前应尽量避免硬度试验，否则，于试验后应先经100℃之热水回火后再做深冷处理。
 
鑫锋立深冷处理技术是近年来兴起的一种改善金属工件性能的新工艺。所谓深冷处理，就是用液氮（-196℃）作为冷却介质将淬火后的金属材料的冷却过程继续下去，达到远低于室温的某一温度，促使常规热处理后所存在的残余奥氏体得到进一步转化成能使钢变硬、增强的马氏体，从而改善金属材料性能。深冷处理后能明显的提高金属工具的耐磨性、韧性和尺寸稳定性，使工件的使用寿命成倍的提高。
工作温度：+200～-196℃可任意设定 
箱内最低温度：≤-196℃ 
大降温速度：≥50℃/min 
控温精度：升温、降温、恒温±1℃ 
温度场均匀性：±1℃ 
深冷处理技术是近年来兴起的一种改善金属工件性能的新工艺。所谓深冷处理，就是用液氮（-196℃）作为冷却介质将淬火后的金属材料的冷却过程继续下去，达到远低于室温的某一温度，促使常规热处理后所存在的残余奥氏体得到进一步转化成能使钢变硬、增强的马氏体，从而改善金属材料性能。深冷处理后能明显的提高金属工具的耐磨性、韧性和尺寸稳定性，使工件的使用寿命成倍的提高。
深冷处理技术的改进效果是渗入处理件的内部（整体效应），因为不仅限于表面，所以对刃具进行重磨再用时不会使工件的改性效果失效，对工件的形状和尺寸不但不会引起变化，而且还有增强尺寸稳定性和减小淬火应力的作用；工艺系统简单，耗电量少，不受工件形状和尺寸限制，操作简便；无任何环境污染，是安全的环保型技术。深冷技术一出现，就引起了科学研究界和工业界的高度重视，在国外已经应用于刃具、量具、模具、以及精密零件，如油泵的油嘴、发动机的涡轮轴、轧辊、阀门、齿轮、弹簧等工件的改性。深冷改性技术的应用正逐步得到企业界的高度重视，发展非常迅速在美国、前苏联、日本等国，不但把深冷技术应用于高速钢、轴承钢、模具钢，用来提高材料的耐磨性、强韧性和整体使用寿命，同时还利用深冷处理技术对铝合金、铜合金、硬质合金、塑料、橡胶、沥青、玻璃等进行深冷改性处理，同样也大大改善了均匀性、尺寸稳定性、提高了使用寿命。