​超深冷热处理加工是一种将材料置于极低温度下（通常低于 -130℃，甚至可达 -196℃，利用液氮作为冷却介质）进行处理的工艺。这种处理过程不仅包括冷却，还涉及到后续的升温以及与其他热处理工艺（如回火）的结合，目的是改变材料的微观结构，从而优化材料的物理和机械性能。下面，小编讲一下关于超深冷热处理加工操作中技术要求：
设备要求与准备
超深冷设备选择：
根据处理工件的尺寸、形状和批量，选择合适的超深冷设备。设备应具备精确的温度控制功能，能够达到所需的深冷温度，一般超深冷处理温度可低至 -196℃（液氮为冷却介质）。对于大型工件，可能需要较大的处理空间和足够的冷却能力；对于形状复杂的工件，设备的温度均匀性和循环系统要好，以确保整个工件都能均匀冷却。
设备的安全性至关重要。要有完善的液氮储存和输送系统，防止液氮泄漏造成人员冻伤或其他安全事故。例如，液氮罐应具有良好的密封性和安全阀，输送管道应采用耐低温材料，并定期进行检查和维护。
工件预处理：
工件在进行超深冷处理前，要确保表面清洁，无油污、杂质和氧化皮等。因为这些物质可能会影响热量的传递和处理效果。例如，对于金属工件，可以采用化学清洗或机械打磨的方式进行清洁。
对工件的尺寸和形状进行精确测量并记录。由于超深冷处理可能会引起工件尺寸的微小变化，提前测量有助于后续对比和评估处理效果。同时，对于一些高精度的工件，可能需要在处理前进行应力消除处理，防止在深冷过程中因应力集中而产生裂纹。
温度控制与冷却过程
冷却速率控制：
冷却速率是超深冷热处理的关键参数之一。不同的材料和工件要求的冷却速率不同，一般在 -0.5℃/min 至 -5℃/min 之间。对于一些高合金钢等对热应力敏感的材料，冷却速率要适中，避免过快冷却导致工件开裂。
通过控制液氮的流量和喷射方式来调节冷却速率。在设备中，通常有专门的液氮喷射系统，根据工件的大小和材料特性，合理设置液氮的喷射量和喷射角度，使工件能够均匀冷却。例如，对于大型圆柱形工件，可以采用环形喷头从多个方向进行液氮喷射。
目标温度保持：
工件达到目标温度后，需要在该温度下保持一定时间，以确保组织转变充分进行。保持时间因工件材料、尺寸和具体的处理要求而异，一般在 1 - 48 小时之间。例如，对于一些模具钢，在 -196℃下可能需要保持 2 - 4 小时，使内部的残余奥氏体充分转变为马氏体。
在保持阶段，要严格监控温度波动，设备的温度控制精度应在 ±2℃以内。温度波动过大会影响组织转变的均匀性和稳定性，从而影响处理后的工件性能。
升温过程及回火处理
升温速率控制：
超深冷处理后的升温过程同样需要精确控制。升温速率一般比冷却速率稍快，但也要避免过快升温导致工件产生新的热应力。通常升温速率控制在 1℃/min - 10℃/min 之间。
采用适当的加热方式进行升温，如电阻加热或热风加热等。在加热过程中，要确保工件各部分受热均匀。对于形状复杂的工件，可以采用分段加热或增加辅助加热装置的方式，减少温度梯度。
回火处理配合：
超深冷处理后，多数情况下需要及时进行回火处理。回火可以消除超深冷过程中产生的内应力，稳定工件的组织和尺寸。回火温度和时间根据工件材料和性能要求确定，一般回火温度在 150℃ - 650℃之间，回火时间在 1 - 4 小时之间。
回火过程中，要严格按照回火工艺曲线进行操作。例如，对于一些工具钢，可能需要进行多次回火，每次回火后要冷却到室温，再进行下一次回火，以充分消除内应力，提高工件的韧性和耐磨性。
质量检测与控制
外观检查：
处理后的工件首先要进行外观检查，查看是否有裂纹、变形或表面损伤等情况。可以采用肉眼观察或借助放大镜、显微镜等工具进行检查。对于高精度工件，还可以使用光学测量设备对工件的形状和尺寸精度进行检测。
性能检测：
对工件的力学性能进行检测是评估超深冷热处理效果的重要环节。通过硬度测试可以了解工件的硬度变化，一般采用洛氏硬度或维氏硬度测试方法。例如，经过超深冷处理和回火后的模具钢，硬度可能会提高 HRC2 - 5 度左右。
进行韧性测试，如冲击韧性试验，检测工件在承受冲击载荷时的性能变化。对于一些要求高韧性的工件，如航空航天零部件，超深冷热处理后冲击韧性应满足相应的标准要求。同时，还可以通过金相分析等方法，观察工件内部组织的变化，确保组织转变符合预期，如残余奥氏体的含量是否降低到合理范围等。