超深冷热处理加工是一种不错的材料处理技术,它通过将材料置于极低的温度环境下进行处理,以改善材料的物理和化学性能。
超深冷处理指物料需要在-190°C至-230°C的环境下进行处理。这种处理技术通过超低温度环境来转移金属原子的运能,从而改变金属的内部结构,提高其性能。
金属在热处理加硬至冷却过程中,合金与碳产生溶解并结合及扩散形成奥氏体(Austenite)在常规冷却过程中,由于低温产生压制而形成马氏体(Martensite)但奥氏体的最终转变点(Mf)非常低,例如W18Cr4V(高速工具钢)的Mf点为超过-190°C。
因此,淬火冷却到室温会残留大量奥氏体,降低金属的硬度、耐磨性和使用寿命,并增加脆性,通过将金属置于超低温环境下,奥氏体会转化成马氏体,内应力因而消除。
同时,在超低温时由于组织体积收缩,Fe晶格常数缩细而加强碳原子析出的驱动力,于是马氏体的基体析出大量超微细碳化物,这些超微细结晶体会使物料的强度提高,同时增加耐磨性与刚性。
超深冷处理的温度范围在-190°C至-230°C之间,这个温度范围远低于常规的热处理温度,能够更有效地促进金属内部结构的转变。
处理方法:超深冷处理设备通常采用液氮作为制冷剂,因为液氮的温度极低(-196°C)能够满足超深冷处理的需求,处理方法分为液体法和气体法两种:
液体法是将工件直接放入液氮中,处理温度为-150℃左右,这种方法虽然处理温度较低,但热冲击大,有时甚至造成工件开裂。
气体法则是通过液氮的气化潜热和低温氮气吸热制冷,处理温度可达-196℃,处理效果较好,且对工件的冲击较小。