冰冷处理的机理

冰冷处理的机理

    当钢中含碳及合金元素较多时（AI、Co除外）马氏体转变终止点将降到0℃以下低温，淬火后组织中含有较多数量的残余奥氏体。为使残余奥氏体转变为马氏体可将淬火后的工件置于寒剂或制冷机中继续冷却，统称为冷处理。冰冷处理是温度在-80℃左右的冷处理，多应用于刀具、量具、精密轴承和其它尺寸精度要求较高的工件上，以提高硬度、耐磨度、尺寸稳定性等。

    冰冷处理温度应根据钢材的化学成分（Mf点）来选定。冰冷处理应在淬火后进行，避免长期放置导致残余奥氏体产生稳定化而影响冷处理效果。一些形状复杂的工件为避免冷处理时产生裂纹，可经一次回火后再冷处理。对于一些尺寸稳定性要求更高的工件，如螺纹量规等，常需两次冷处理。冷处理必须进行回火或时效，以消除所形成的应力及稳定新生成的马氏体组织。工件在冰冷处理时，只当其心部达到寒剂温度即可（一般1～2h）。冰冷处理后工件从设备中取出，在空气中缓慢升温至温至室温后，再进行回火处理。

    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，从而改善金属材料性能。深冷处理后能明显提高金属工件的耐磨性、韧性和尺寸稳定性，使工件的使用寿命成倍地提高。
深冷处理针对黑色金属的改善主要在以下几方面：
提升工件的硬度及强度
提高工件的耐磨性

金属材料冷处理设备作用机理如下：
1、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**RC1-3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。

2、提高工件的耐磨性
硬度提升，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%。大量析出并弥散分布在马氏**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。对高碳高合金工件来说，耐磨性提升50%还是比较多见的。 

深冷处理--作用：

可析出超细碳化物，提高工件的耐磨性；可细化晶粒，提高工件的冲击韧性。

可转变残奥，提高工件的硬度和耐磨性，稳定工件的尺寸。

可成倍提高马氏体不锈钢的抗蚀性，提高工件的抛光性能。

可改善有色金属的导电能力和抗蚀性。

可减少模具变形、开裂。提高工件的尺寸精度。

工作温度：+200℃~-196℃可设定，箱内zui低温度≤-196℃，zui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℃。

控制器能够完整的记录整个运行曲线。