深冷处理原理及其在工业上的应用_陈鼎
金属材料深冷处理发展概况
金属材料深冷处理发展概况陈鼎,黄培云,黎文献(中南大学材料科学与工程系,湖南长沙410083)摘 要:介绍了金属材料深冷处理发展概况,简述了深冷处理技术的一系列工艺问题和金属材料的深冷处理机理。
关键词:金属材料;深冷处理中图分类号:T G14;T G156.91 文献标识码:A 文章编号:1001-3814(2001)04-0057-03The Development of Cryogenic Treatment of Metal MaterialsCHEN Ding,HUANG P e i-y un,LI We n-x ia n(D ep ar tment of M aterial Science and Eng ineer ing,centr al S outh Univ er sity)Abstract:T his paper summar izes cr yog enic t reatm ent of metal m aterial,int ro duce its development,techno log y and mechanism.Key words:meta l mat eria ls;cr yo genic tr eatment 深冷处理又称超低温处理,是指在-130℃以下对材料进行处理的一种方法。
它是常规冷处理的一种延伸。
深冷处理不仅可以显著提高黑色金属、有色金属、金属合金、碳化物、塑料(包括尼龙,泰弗龙)、硅酸盐等材料的力学性能和使用寿命,稳定尺寸,改善均匀性,减小变形,而且操作简便,不破坏工件,无污染,成本低。
具有可观的经济效益和市场前景。
1 金属材料深冷处理发展历史早在一百多年前,瑞士钟表商就将钟表的一些关键零件埋到寒冷的阿尔卑斯雪山中,以提高零件的耐磨性和可靠性。
而一些有经验的工具制造商则把工具钢放到冷冻箱内数月储存从而提高工具钢的使用寿命[1]。
但直到廿世纪中叶深冷技术一直未在工业中得到推广。
镁合金深冷处理研究
湖 南 大 学 学 报 ( 自然科学版) Journal of Hunan U niversity ( N atural Sciences)
Vol. 35, No. 1 Jan 2 0 0 8
2 4 XRD 为了进一步讨论深冷处理对材料性能的改善作 用 , 实验中对各试样表面进行 X 射 线衍射分析, 检 测结果见图 2, 图 3.
2 /( )
图 2 AZ31 深冷前后主要衍射峰峰强变化 Fig . 2 Change of the diffr action peak intensity of some crystal planes in AZ31 magnesium alloys befor e and after cryog enic treatment
[ 5, 6]
.
在工业生产中 , 镁合金因其所具有的独特的优 点, 已越来越受到人们的重视 , 所以各企业对镁合金 各种加工方法的研究也越来越广泛和深入. 同时, 人 们也在不断地探索 , 寻求各种改善镁合金的成型和 使用性能的处理方法[ 3, 4] . 深冷处理作为改 善材料 组织及性能的重要处理工艺在传统钢铁材料中已得 到了广泛的应用 , 在铝、 铜等有色金属中也有相关的
Abstract: Some cryog enic t reat ment ex periments w ere carried out on magnesium alloy at liquid nit rogen temperature( - 196 ) f or 2 h, 4 h, 8 h, 24 h, 48 h, 72 h respect ively. AZ31 and AM 60 w ere analyzed by metal lographic examinat ion, t ensile test, XRD and SEM . T he results have show n t hat cryogenic t reatment can modif y the mechanical propert ies and microst ruct ure. Furt hermore, some grain pref erred orientat ion phenomena w ere observed. T he research has provided a sim ple and valid method for improving the mechanical propert ies of mag nesium alloy. Key words: cryog enic t reat ment; magnesium alloy; propert ies; mechanism
工、模具深冷处理及其应用前景分析
工、模具深冷处理及其应用前景分析【摘要】深冷处理是一种极具前景的（材料处理的）新工艺，不仅可以提高材料的使用寿命，而且成本较低、无污染，是符合21世纪先进制造业的发展潮流的一种绿色的制造技术。
本文综述了深冷处理的机理、研究现状，简要分析了深冷处理在某煤机制造公司的应用前景，并对该技术在煤机制造领域的推行进行了展望。
【关键词】液氨；深冷处理；耐磨性Analysis of the application prospect of deep cryogenic treatment of tool and dieWANG Feng1 TANG Li-song1 LI Yan-yan1 ZHANG Jing-mi1 HAO Qing-long2（1.Department of Mechanicl Engineering，Chengde Petroleum College，Chengde Hebei 067000，China；2.Industrial Technology Center，Chengde Petroleum College，Chengde Hebei 067000，China）【Abstract】Deep cryogenic treatment is a promising technology on material processing. It can improve the service life of materials，and the cost is lower. Deep cryogenic treatment is a green manufacturing technology which meet thedevelopment trend of modern manufacturing industry. This paper reviews the mechanism and research status of deep cryogenic treatment and briefly annlysises the application of deep cryogenic treatment in one mining machine manufacturing companyof northwest. The implementation of Deep cryogenic treatment in the mining machine manfacturing field is also prospected in this paper）【Key words】Liquid nitrogen；Deep cryogenic treatment；Wear resistance0 前言随着机械制造业的不断发展，各种数控机床及加工中心层出不穷，使生产效率大为提高，与此同时制造行业对工、模具的需求及性能要求也越来越高。
深冷处理对2A12铝合金薄壁件尺寸稳定性的影响
深冷处理对2A12铝合金薄壁件尺寸稳定性的影响任清川;周永;徐雷【摘要】为提高2A12铝合金薄壁件加工后的尺寸稳定性,提出了一种基于2A12铝合金薄壁件的“阶梯温度稳定段”的改进型深冷处理工艺.2A12铝合金薄壁件浸入液氮中深冷时,根据2A12铝合金薄壁件的力学性能特性,将典型的深冷温度曲线段进行了分段,采取逐步稳定的深冷处理手段迸一步提高2A12铝合金薄壁件的尺寸稳定性.试验表明,2A12铝合金薄壁件经改进型深冷处理后,其尺寸稳定性均能达到理想技术指标.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2018(046)004【总页数】4页(P64-67)【关键词】2A12铝合金;薄壁件;深冷处理;尺寸稳定性【作者】任清川;周永;徐雷【作者单位】四川九洲电器集团有限责任公司,四川绵阳621000;四川九洲电器集团有限责任公司,四川绵阳621000;四川大学,四川成都610065【正文语种】中文【中图分类】TG48;TG146.21铝合金以其密度低、强度高、热加工性能好等优点，一直是航空航天、军工电子、装备制造业等很多领域中常见的主要结构材料。
而硬铝合金薄壁件比碳钢和不锈钢薄壁件更能满足军工产品日益严苛的轻质要求。
硬铝合金薄壁件的一般加工流程如图1所示。
其中热处理和校正是保证薄壁件质量的关键工序。
图1 硬铝合金薄壁件一般加工工艺流程Fig.1 Main process flow of thin-walled aluminum alloy parts硬铝合金薄壁件经热处理后校正成形的加工方法，不仅要采用固溶淬火处理改善零件的组织以获得理想硬度和强度，而且还要通过有效的手段消除零件的形变，获得良好的几何尺寸和形位精度。
因此，硬铝合金薄壁件热处理后，释放、均化零件内应力对提高其尺寸稳定性至关重要。
以2A12铝合金为代表的硬铝合金强度较高，硬度较大，塑性相对较差，薄壁加工时成形困难，易产生裂纹。
硬铝合金通过固溶强化获得高强韧性的同时，会在一定程度上产生较严重的淬火残余应力，所产生的残余应力引起的薄壁件耐应力腐蚀性能与疲劳强度下降，机械加工时尺寸不稳定等一系列问题一直是困扰薄壁件机械加工的难题。
深冷制氮工艺
深冷制氮工艺一、引言深冷制氮工艺是指利用低温冷却气体，使其中的氮气凝结成液态或固态，从而分离出纯净的氮气的一种工艺。
深冷制氮工艺在工业生产中具有广泛应用，特别是在化工、电子、食品等领域中，起到了重要的作用。
二、深冷制氮工艺的原理深冷制氮工艺的核心原理是利用氮气的凝聚点低于常温的特性，通过降低气体温度使氮气凝结。
该工艺主要通过以下几个步骤实现：1. 压缩空气处理：首先，将空气经过压缩机进行压缩，去除其中的杂质和水分，以保证氮气的纯度。
2. 制冷系统：接下来，将压缩空气通过制冷系统进行冷却。
制冷系统一般采用制冷机组，通过循环工质的变化使气体温度逐渐下降。
3. 分离器：在制冷系统中，氮气会被冷却至凝聚点以下的温度，从而形成液态氮或固态氮。
在分离器中，根据氮气和其他气体的不同凝聚点，将氮气与其他气体分离。
4. 纯化：最后，将分离出来的氮气经过纯化处理，去除其中的杂质，使其达到所需的纯度。
三、深冷制氮工艺的应用深冷制氮工艺在许多领域中得到了广泛应用，主要包括以下几个方面：1. 化工工业：在化工生产中，深冷制氮工艺常用于氮气的脱水、脱氧等过程。
通过控制氮气的纯度和温度，可以达到保护反应物质的目的，提高化工生产的效率和质量。
2. 电子工业：在电子设备的制造过程中，深冷制氮工艺用于控制电子元件的温度。
通过将氮气注入设备中，可以降低电子元件的温度，提高设备的性能和稳定性。
3. 食品工业：在食品生产中，深冷制氮工艺常用于食品的冷冻和保存。
通过将食品置于液态氮中，可以快速冷冻食品并保持其新鲜度，延长食品的保质期。
4. 医药工业：在医药生产中，深冷制氮工艺常用于药物的冷冻保存和分离纯化。
通过控制氮气的温度和纯度，可以有效保护药物的活性成分，提高药物的质量和稳定性。
四、深冷制氮工艺的优势深冷制氮工艺相比其他氮气分离方法具有以下几个优势：1. 高纯度：深冷制氮工艺可以实现对氮气的高效分离和纯化，得到高纯度的氮气产品。
2. 低能耗：相较于其他氮气分离技术，深冷制氮工艺能够在较低的温度下实现氮气的分离，从而减少能源消耗。
什么是深冷处理？其作用和适用范围是什么？
什么是深冷处理？其作用和适用范围是什么？
什么是深冷处理？其作用和适用范围是什么？
深冷处理就是钢件淬火冷却到室温后，继续在O℃以下的介质中冷却的热处理工艺，也称为冷处理，是淬火过程的继续。
(1)深冷处理作用
最大限度减少残余奥氏体（微信公众号：hcsteel常温下的不稳定组织，容易引起尺寸变化等），以进一步提高工件淬火后的硬度和防止在使用过程中残余奥氏体的分解而引起的变形，同时强度、硬度和耐磨性都可得到不同程度的提高。
(2)深冷处理注意事项
高合金钢或高合金渗碳钢，因Mf点很低，冷处理需在-120℃以下进行，保温1～2h，冷处理后必须进行回火或时效处理，以获得更稳定的回火马氏体组织，并使残余奥氏体进一步转变和稳定化，同时使淬火应力及深冷应力充分消除。
(3)深冷处理适用范围
较适用于精度要求很高，必须保证其尺寸稳定性的工件，如量具等。
模具热处理是保证模具性能的重要工艺过程，对模具的以下性能有直接的影响。
①具的制造精度组织转变不均匀、不彻底及热处理形成的残余应力过大，造成模具在热处理后的加工、装配和模具使用过程中的变形，从而降低模具的精度，甚至报废。
③具的强度热处理工艺制定不当、操作不规范或设备状态不完好，
造成热处理模具强度（硬度）达不到设计要求。
④模具的工作寿命热处理造成的组织结构不合理、晶粒度超标等，导致主要性能如模具的韧性、冷热疲劳性能、抗磨损性能等下降，影响模具的工作寿命
①模具的制造成本作为模具制造过程的中间环节或最终工序，热
处理造成的开裂、变形超差及性能超差，大多数情况下会使模具报废，即使通过修补仍可继续使用，也会增加工时，延长交货期，提
高模具的制造成本。
铝和铝合金的深冷处理
①铝和铝合金的深冷处理陈鼎, 黎文献( 中南大学材料科学与工程系, 长沙410083)[ 摘〗要] 采用了在- 193 ℃长时间保温, 缓慢升温到150 ℃的深冷处理工艺, 对1～8 系的12 种常用铝合金进行处理。
研究发现, 深冷处理可以提高1230 , 2017 , 2024 , 3003 , 4032 , 7075 和8009 合金的室温拉伸强度, 但其塑性有所下降; 深冷处理对2618 和5254 合金的室温力学性能影响不大, 但降低了6063 合金的室温拉伸强度, 提高了它的塑性。
对上述常用铝合金深冷处理前后的XRD 衍射图谱研究表明, 深冷处理可以使得这些合金某些衍射晶面上的衍射强度发生明显的变化。
研究了二次深冷处理对1230 , 7075 和8009 合金力学性能的影响以及深冷处理对8009 合金高温性能影响。
对铝合金深冷处理的机理进行了探讨, 并提出了深冷处理的收缩效应和晶粒转动效应。
[ 关键词] 铝合金; 深冷处理; 晶粒转动[ 中图分类号] T G146 . 2 ; T G156 . 91[ 文献标识码A深冷处理称为超低温处理, 它是指在- 130 ℃以下对材料进行处理的方法, 是常规冷处理的一种延伸。
一般来说, 深冷技术不仅用于高速钢、轴承钢、工模具钢的处理, 以提高材料的耐磨性和韧复到室温, 5～6 h 升温到150 ℃。
预先加工好的试样经深冷处理后在CSS24410 电子万能实验机上进行拉伸实验, 试样个数为每实验点5～10 个, 取平均值。
另外, 在德国西门子D500 上进行X 射线衍射实验, 为了保证X 射线衍射结果的正确性, 先将未进行深冷处理的试样进行X 射线衍射分析, 并作好标记, 以确定样品和样品架的位置, 然后将样品进行深冷处理后, 再在同一台仪器上, 按完全相同的实验条件对深冷处理后的样品进行X 射线衍射实验。
性 1 ～3; 同时深冷处理还能对铝合金、铜合金、硬质合金、塑料和玻璃等材料进行改性, 以改善材料的均匀性和提高尺寸稳定性, 减少变形和提高其使用寿命 4 ～6。
铝合金的深冷处理研究
硅 、铜 、镁 、锰 ，次要合 金 元素 有铬 、铁 、镍 、锂 等 。由
于它具有 密度小 、强度 比高 、塑性好 、能 承受压 力加 工等
优 点 ，所 以在 工业 发 展 中具 有 相 当重 要 的地 位 ，大 量 的 应
是 ＿艺技术上及技术装备水平上都还有一定的差距 。至今 ， Ｔ 国内关 于深冷处理研 究 的相 关文献较 多 ，但大多 数都 是关
２ ２ 、３０ 、４ ３ 、７ ７ ０ ４ ０ ３ ０ ２ ０ ５和 ８ ０ ０ ９合 金 的 强度 提 高有 明显
效果 ；而对 于 ５ ５ ２４和 ２ １ ６８合 金 ，深冷处理 前后 的力 学性
微塑性应 变 曲线 特征 ，发现 了经冷 热循 环 处理 后 ，Ｌ ２ Ｙ１
使用寿命及尺寸稳定性 。而且具 有操作 简单 、无 污染及 成
本低等特点 。
早 在 一 百 多 年 前 ，人 们 就 开 始 深 冷 处 理 用 于 钟 表 制 造
铝合金 的微屈服行 为发生 了明显 的变化 ，其 原 因在于冷 热 循环 过程 中急剧 的高低 温变化 会使 Ｌ １ Ｙ ２铝 合金 产生微 塑 性变形 。而对 于尺寸 的稳定性 等方 面，汤光平 等人Ｉ 有 对 ５ ］ 其进行 了较深 入 的研 究 ，他们 在对 Ｌ ０铝合 金循 环处 理 Ｄ１
用 于航 天 、航 空 、汽 车 、船舶 及机 械 制造 与化 学 工业 中。 但对 于性 能要求较 高的环境 中 ，没经过 特殊处理 的铝 合金 又无 法满 足性 能要 求 。而经过 深冷处 理 的铝 合金 ，抗 拉强 度 、硬度 、延伸率 、强 韧性 和使 用寿 命均得 到提 高 ，而且 可以改善组织均匀性 ，提高 尺寸稳定 性 ，从而使 其能 应用 于各个性能要 求较高的环境 中。 深冷处理是指将材 料放 在零 下 ｌＯ 以下 的低温 介质 ３℃ 中，经过一定的工艺过程进 行处理 的工艺 。深 冷处理 又称 为超低温处理 ，常用 的冷却介质 有液氮 、液氨 。在航 天航 空业 以及机械工业等都 有着很广 阔 的应用 前景 。像 机械工 业 中的各种磨具 、刀具等经过深 冷处 理一般都 能提 高性能 、
有色金属合金的深冷处理发展概况
处理现状以及相关机理研究 ， 并对存在 的问题和发展 趋势进行 了分析和展望 ， 以期 为以后 的研 究提供一定的参考。
关 键 词 有 色金属 深冷处理 性 能 机理
Ｔｈ ｓ ｈ ａ ｏ ｔＣｒ ｏ ｅ ｃＴｒ ａ ｍ ｎｔＰｒ ｃ ｓ ｆ
２ Ｉ ｓｉ ｔ ｆＢｏｏ ｙｏ ｅ ｚ ｏ ．Ｃ ｅ ｚ ｏ ２ ０ ０ ｎ ｔ ｕ ｅｏ ｉｌｇ ｆＣｈ ｎ ｈ ｕ ｈ ｎ ｈ ｕ ４ ３ ０ ） ｔ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒｃ Ｃｒ ｏ ｅ ｉ ｔｅ ｔ ｎ ｒ ｃ ｓ ｌ ｇ ｖ ｅ ｅ ｉ ｔ ｉｒ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｄ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓ ｙ ｇ ｎ ｃ ｒ ａ ｍｅ ｔｐ ｏ ｅ ｓ ｗｉ ｉ ｅ ｂ ｎ ｆ ｏ ｍ ｃ ｏ ｔ ｕ ｔ ｒ ｎ ｒ ｐ ｒ ｉ ，ｗｈ ｃ ａ ｎ ａ ｃ ｌ ｔ ｅ ｉｈ ｃ ｎ ｅ ｈ ｎ ｅ
有 色金属 合金 的深 冷处理 发展概 况／ 陈 鼎等
有 色 金 属 合 金 的 深 冷 处 理 发 展 概 况
陈 鼎 董 建峰 马国芝 吴 智 张小郴 ， ， ， ，
（ 湖南大学材料科学与工程学 院 ， １ 长沙 ４ ０ ８ ； 湖南 郴州 生物研究所 ， １０ ２ ２ 郴州 ４ ３０ ） ２ ０ ０
０ 引 言
深 冷处理 （ ｒｏ ｅ ｉ ｔｅｔ ｎ ） Ｃ ｙ ｇ ｎｃ ｒａｍｅ ｔ 又称 超 低 温 处 理 ， 指 是 以液氮 为冷却介 质 ， 材 料 在 一 １ ０Ｃ以下 进 行 处 理 的一 种 对 ３ 工 艺方法 。一般 认 为它 是 常规 冷 处 理 的一 种 延伸 。从 ２ ］ Ｏ
世 纪三 四十年代 开始 ， 国外 学者就 开 始系 统地 研究 深 冷处 理 对金 属材料 的性 能和组织 的影 响 。到 了七八 十年代 ， 深冷 处
深冷处理原理及其在工业上的应用_陈鼎
深冷处理原理及其在工业上的应用 陈 鼎1,陈吉华2,严红革2,黄培云1(1.中南大学材料学院湖南长沙410083;2.湖南大学材料学院湖南长沙410082)摘 要:作为一种新型的热处理工艺,深冷处理已经受到越来越广泛关注。
综合现有的资料,较为详细的介绍了深冷处理的机理以及在生产实际上的应用。
并针对国内外研究现状提出了一些观点和展望。
关键词:深冷处理;机理;应用中图分类号:T G14;T G156.91 文献标识码:A 文章编号:1004—244X(2003)03—0068—05 深冷处理,又称超低温处理(SSZ),是指在以液氮为制冷剂、-130℃以下对材料进行处理的方法而达到给材料改性的目的。
它是常规冷处理(CSZ)的一种延伸,其英文名称为Cryogenic treatment,是一种从上世纪中期开始广泛应用于工业生产的一种新工艺[1]。
现有研究表明,深冷处理不仅可以显著提高黑色金属、有色金属、金属合金、碳化物、塑料(包括尼龙,泰弗龙)、硅酸盐等材料的力学性能和使用寿命,稳定尺寸,改善均匀性,减小变形,而且操作简便、不破坏工件、无污染、成本低。
具有可观的经济效益和市场前景。
1 深冷处理工艺简介1.1 深冷处理的设备[2]一般用于普通冷处理(0～-100℃)的设备,通常用干冰,氨(或甲醇)和氟里昂压缩机来制冷。
也有用液氧制冷的,如1965年山西机床厂研制的液氧冷处理设备,使用温度为-80～-100℃,最低可以达到-135℃。
至于深冷处理有采用压缩空气来致冷的,如杭州制氧机研究所的大型轧辊深冷设备最低使用温度为-130℃和航空航天部青云仪器厂的空气涡轮深冷机等最低使用温度为-160℃。
最常用的深冷设备都采用液氮致冷,它既经济又方便,一般用液氮深冷罐来存储液氮。
国内外众多学者和厂家研制了多种气体制冷的液氮深冷设备,其中天津市热处理研究所于1989年研制的液氮汽化型深冷箱,温度调节范围为常温至-180℃,液氮消耗量为每千克工件0.7kg液氮。
深冷处理技术进展及应用
深冷处理技术进展及应用张茂勋何福善尤华平郭帅（福州大学机械工程学院） 摘 要： 本文概述了深冷处理的发展过程、作用机理、研究内容、并举出一些在生产上应用的实例，最后提出继续进行深冷处理技术研究的看法。
关键词： 综述深冷处理热处理１ 前言 深冷处理在有些文献中又称作超冷处理或超低温处理。
它是热处理工艺在冷却过程中的延续。
深冷处理与一般的冷处理不同之处在于冷处理（SZ）的处理温度约为－100℃以上，深冷处理（SSZ）的处理温度则为－100℃以下[1] 。
也有文献［２］ 表明，深冷处理是在－１３０℃或－160℃以下的处理温度。
早在100多年前，人们就将深冷处理应用于钟表零件，铸件等产品，发现它能提高材料的强度、耐磨性、尺寸稳定性和使用寿命。
如瑞士钟表商就将钟表中的一些关键零件埋到寒冷的阿尔卑斯雪山中，以提高零件的耐磨性和寿命。
则一些有经验的工具制造商则把工具钢放到冷冻箱内储藏数月，从而提高工具钢的使用寿命[3].深冷处理最早是1939年由俄国人首先提出的。
随着液氮技术及保温材料的发展，1965年美国将其实用化。
随即俄罗斯、日本等世界各国学者都对其进行了较为广泛而深入的研究。
研究结果表明，材料经深冷处理后的性能比一般冷处理后的性能好。
深冷处理技术在二十世纪八十年代末传人我国，开始在工具钢、模具钢上进行应用研究，而在铸铁合金和有色合金材料等领域研究得很少。
而福建省对深冷处理技术的研究目前尚属空白[4]。
２． 深冷处理的作用机制 深冷处理能大幅度提高材料的机械性能和使用性能,目前对其作用机理的研究大致可归纳如下[5,6]：a. 合金材料在淬火后残余的奥氏体在深冷过程中进一步转变成马氏体，并使马氏体组织更加稳定；b. 合金材料中马氏体内分布更多、更细的碳化物硬质点，合金的组织变得更均匀、更致密、更细化。
c. 低温冷却的收缩可使材料本身存在的微小缺陷（如微孔、应力集中部位）产生塑性流变；复温过程中在空位表面产生残余应力，这种残余应力可以减轻缺陷对材料局部强度的损害，最终表现为材料抗力的提高；d. 对钢或其他合金来说，深冷处理能部分转移金属原子的动能，原子间既存在使原子紧靠在一起的结合力，又存在使之分开的动能。
高性能低温深冷处理设备
【４】上海电器科学技术研究所小型三相同步发电机电磁汁算程序 ［Ｊ］ 中小型电机】９７ｔ
人工智能控制器结构如图３所示。人工智能控制算 法，即对ＨＤ算法加以改进和保留，加入模糊控制算法 规则，并对给定值的变化加入了前馈调节。在误差大 时，运用算法进行调节，以彻底消除ＰＩＤ饱和积分现 象，如同训练工人进行手工调节。当误差趋小时．采用 改进后的ＰＩＤ算法控制输出，其控制参数采用被控对象 特征描述方式。通过～组参数可同时确定ＰＩＤ参数和模 糊控制参数。系统具有无超调和高控制精度等特点。
本文首先介绍了课题背景及意义、沸腾换热经验公式及Westwater沸腾实验结果、反传热方法的研究进展，以及本课题的研究基础等背景。第二章基 于反传热方法原理及考虑显式有限差分法的应用限制，编写了用于计算一维导热条件下沸腾换热系数的程序。考虑到程序需要调用时间间隔极小的温度 数据，设计了一套快速采集温度的反传热测量装置，并对自制热电偶响应时间进行了估测。对不锈钢块不同朝向时各测点的温度变化情况进行了测量 ，并利用反传热程序对实验数据进行分析，以了解不锈钢块朝向对沸腾换热系数的影响情况。鉴于利用反传热方法得到的换热系数数据存在波动且存在 个别不合理数据点，采取对换热系数数据进行分段拟合以及修正后再分段拟合等方法获得相关表达式。
参考文献： ［１】ＹＡＮ 矩丑ｎｇ吣．ＤｅｖｄｏｐＩＩｌｅｎｔ ０ｆ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅｏｎ ｏ叫。舻耐ｅ
№ｍｍｎｔ ０ｆ ｃⅢ豇ｓ．ＩＣＰＭＴ知２ ５２５—５２９．
【２１陈鼎，黄培云，擎文献金属材料洋冷扯理发展概况热加工 工艺２０。２．０４ ５７一ｊ殳
‘机电产品开发与创新）２００３年第４期
深冷处理对Al-Fe-V-Si耐热铝合金力学性能的影响
深冷处理对Al-Fe-V-Si耐热铝合金力学性能的影响
陈刚;陈鼎
【期刊名称】《金属热处理》
【年(卷),期】2002(27)10
【摘要】研究了深冷处理对喷射沉积耐热铝合金 80 0 9的影响。
结果表明 ,深冷处理使合金的室温强度从 40 5 9MPa提高到45 3 4MPa,高温强度从 196 8MPa 提高到 2 0 8 4MPa ,同时晶体 (111)
【总页数】2页(P26-27)
【关键词】耐热铝合金;力学性能;深冷外理;喷射沉积;Al-Fe-V-Si合金
【作者】陈刚;陈鼎
【作者单位】湖南大学材料科学与工程学院;中南大学材料系
【正文语种】中文
【中图分类】TG146.21;TG166.3
【相关文献】
1.快速凝固Al-Fe-V-Si耐热铝合金研究进展 [J], 刘莹莹;郑立静;张虎
2.熔体温度、冷却速率对Al-Fe-V-Si耐热铝合金组织和力学性能的影响 [J], 谭敦强;黎文献;陈伟
3.喷射沉积Al-Fe-V-Si系耐热铝合金制备工艺的研究 [J], 詹孝军;黎文献;谭敦强;王日初;丁荣辉
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5.高能球磨对Al-Fe-V-Si耐热铝合金微观组织及压缩性能的影响 [J], 张维玉;邹利华;肖伯律;左涛;樊建中
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深冷工艺原理
深冷工艺原理
深冷处理是指将工件放入液氮中或在液氮中冷却，使工件内部组织发生一系列的变化，以改善工件的组织性能和机械性能。
深冷处理是一种改变表面性能和内部组织的热处理工艺，这种方法在生产过程中不需要进行常规的加热和淬火，可以节省能源，提高生产率。
深冷处理的工艺原理是通过在液氮中冷却，使工件表面的马氏体转化为奥氏体，从而提高工件的表面硬度、耐磨性、抗疲劳强度和疲劳韧性等机械性能。
同时，由于工件内部组织发生变化，可以提高其热加工性能。
深冷处理使钢材在淬火前得到极低的温度，从而可以降低钢材淬火时产生应力集中的可能性。
为了获得理想的组织和性能，选择适当的淬火介质十分重要。
目前常用的淬火介质有水、空气、油、石油焦和二氧化碳等。
深冷处理常用来处理淬火后高温回火钢及工具钢。
—— 1 —1 —。
深冷技术
1深冷处理概述1.1定义工业中一般把材料经过普通的热处理后进一步冷却到摄氏零度以下某一温度（通常为0～-100℃）的处理方法称为普通冷处理；而把低于-100℃以下（通常为-100℃～-196℃）的冷处理叫做深冷处理。
深冷处理又常称为超低温处理，它是普通热处理的延续，低温技术的一个分支。
深冷处理是将被处理工件置于特定的、可控的低温环境中，使材料的微观组织结构产生变化，从而达到提高或改善材料性能的一种新技术。
被处理材料在低温环境下由于微观组织结构发生了改变，在宏观上表现为材料的耐磨性，尺寸稳定性，抗拉强度，残余应力等方面的提高，国内外学者对此开展了很多相关研究。
随着深冷技术的发展和试验手段的完善，人们对深冷处理的研究逐步深入，材料除涉及钢铁材料外，现已延伸到粉末冶金、铜合金、铝合金及其它非金属材料(如塑料、尼龙等)。
应用行业遍布于航空航天、精密仪器仪表、摩擦偶件、工模具、量具、纺织机械零件、汽车工业和军事科学等诸多领域。
深冷处理技术的出现为低温学在工业中的实际应用和发展开辟了又一个广阔的研究领域。
1.2深冷处理发展历史早在100多年前，瑞士的钟表制造者把钟表的关键零件埋入寒冷的阿尔卑斯雪山中以提高钟表的使用寿命；而一些经验丰富的工具制造者在使用工具之前，把工具储存在冷冻室内几个月，也可以达到类似的效果。
现在看来，他们已经在不自觉中运用了冷处理。
随着制冷技术的发展，在上世纪三十年代出现了深冷处理技术。
1939年俄罗斯人首次提出了深冷处理的概念，但由于当时低温深冷技术尚不完善，在较长时间内只是在理论上进行探讨，在实验室进行摸索。
美国路易斯安娜理工大学F.Barron教授在六十年代末对五种不同合金钢进行了研究。
通过对比未冷处理、低温-84℃处理的和-190℃深冷处理后的试样发现，低温处理后试样的磨粒磨损发生了较为显著的变化，而硬度变化不明显。
-84℃处理后的试样耐磨性比未冷处理的要提高2.0-6.6倍，而-190℃处理的试样耐磨性比-84℃处理的要增加2.6倍。
深冷处理实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在探究深冷处理对金属材料性能的影响，特别是对硬度、强度、韧性和耐磨性的提升效果。
通过对比深冷处理前后金属材料的性能变化，分析深冷处理对材料微观组织和性能的具体作用。
二、实验原理深冷处理是一种通过降低材料温度来改变其物理和化学性质的工艺。
在低温环境下，金属材料的晶格结构发生改变，导致其性能得到改善。
深冷处理主要包括以下几个步骤：1. 将金属材料置于深冷箱中，利用液氮等制冷剂实现快速降温。
2. 在低温环境下，金属材料中的残余奥氏体转变为马氏体，并析出弥散分布的碳化物颗粒。
3. 随后进行退火处理，使材料晶粒细化，从而提升材料的性能。
三、实验设备与材料1. 深冷箱：用于实现金属材料的低温处理。
2. 电磁阀：用于调节深冷箱内部的降温速度。
3. 液氮罐：提供深冷处理所需的制冷剂。
4. 金属材料：实验所用金属材料为钛合金。
四、实验步骤1. 将钛合金样品置于深冷箱中，确保样品与箱体内部温度均匀。
2. 通过电磁阀调节深冷箱内部的降温速度，使样品温度降至-196℃。
3. 在低温环境下，保持一定时间，使样品中的残余奥氏体转变为马氏体，并析出弥散分布的碳化物颗粒。
4. 随后进行退火处理，将样品温度升至室温，使晶粒细化。
5. 对深冷处理前后的钛合金样品进行性能测试，包括硬度、强度、韧性和耐磨性。
五、实验结果与分析1. 硬度：深冷处理后的钛合金样品硬度较处理前提高了约20%。
2. 强度：深冷处理后的钛合金样品抗拉强度提高了约30%。
3. 韧性：深冷处理后的钛合金样品韧性较处理前略有下降，但仍然保持在较高水平。
4. 耐磨性：深冷处理后的钛合金样品耐磨性提高了约40%。
分析原因如下：1. 深冷处理使钛合金中的残余奥氏体转变为马氏体，提高了材料的硬度和强度。
2. 深冷处理过程中析出的弥散分布的碳化物颗粒，有助于提高材料的耐磨性。
3. 退火处理使材料晶粒细化，进一步提升了材料的性能。
六、实验总结通过本次实验，我们验证了深冷处理对钛合金性能的显著提升效果。
深冷处理对钢铁材料耐磨性的影响
（ ｏ ｅｅｏ Ｃ ｌｇ ｌ ｆＭａｅ ａ ｃ ｎｅａ ｄＥ ｇｎｅｉ Ｈ ｎ ｎ Ｕ ｉ ｒｔ，Ｃ ａ ｇｈ １ ０ ２ Ｈ ｎ ｎ Ｃ ｉａ ｔ ｉ￣Ｓｉ ｃ ｎ ｎ ｉ ｒ ｇ， ｕ ａ ｎ ｅ ｉ ｒ ｅ ｅ ｎ ｖ ｓｙ ｈ ｎ ｓａ４ ０ ８ ， ｕ ａ ， ｈｎ ）
究 的学 者关 注 的一 个 重 点 ， 其 中对 各 种 工 业 领 域 中 而
冷处 理 对 Ｓ ＤＩ 冷 轧钢 板 轧辊 的研究 结 果 ， 现 深 Ｋ Ｉ制 发 冷 处理 可 以使轧 辊 的耐磨性 能提 高 ２—３倍 ｌ 。此后 ， ２ Ｊ
第 ３ 第 ２期 Ｏ卷 ２１ ０ ０年 ｏ ４月
矿 冶 工 程
Ｍ Ｉ ＮＧ ＮＩ ＡＮＤ ＥＴＡＬＬＵＰ ＧＩ Ｍ ． ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
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深 冷 处 理 对 钢 铁 材 料 耐磨 性 的影 响①
深 冷处理 又称作 超 冷处理 或超 低温 处 理 。它 是热
锈钢 、 普通渗碳钢和铸铁 的耐磨性 的影响 。研究结 果表明 ， 在室温存在残余奥氏体 的金属例如工具钢在 １６℃保持一定的时间（ ９ 长于 ２ ） ０ｈ 后其耐磨性有明 显 的提 高 ， 最高 可 以提 高 １６倍 ， 一８ Ｉ的低 温条 ． 在 ４ｃ ＝
渗碳钢和铸铁 的耐磨 性在低温处理下没有 明显 的改 进 。所有 这些 材料 的硬 度 在 深冷 处 理 后 都 没有 改 变 。 另外他认为 ， 钢铁材料耐磨 性的提高能够使得材料的 使用寿命更长 ， 节省成本 ， 具有可观 的经济效益和市场
深冷处理的原理
深冷处理的原理深冷处理呢，简单说就是把东西放到超级冷的环境里。
这个冷可不是咱们冬天那种冷，那是冷到骨子里的冷，冷到让东西发生神奇变化的冷。
一般来说，这个温度能低到零下196摄氏度呢，这个温度是咋来的呢？就是利用液氮这种超酷的物质，液氮就像一个超级大冰柜里的超冷精灵，它能轻松地把周围的温度降得极低。
那为啥把东西放到这么冷的环境里就能改变它们呢？这就像是给东西里的小粒子们来一场“大整顿”。
咱都知道，不管是金属呀，还是其他材料，都是由好多好多小粒子组成的，就像一个超级大的粒子大家庭。
在平常的温度下，这些小粒子们就像一群调皮的孩子，到处乱跑，乱得很。
可是当把它们放到深冷的环境里，就好像是突然给这些调皮孩子下了一个“不准乱动”的命令。
金属材料里面有很多晶体结构，这些晶体就像一个个小房子，原子们就住在里面。
在深冷的时候，原子们被冻得没那么活跃了，它们就开始乖乖地调整自己的位置。
就好比是一群在屋子里乱摆家具的人，突然被冻住了，然后发现有些家具摆得不合理，就趁着这个被冻住的时候，稍微挪动一下，让整个屋子（也就是晶体结构）变得更整齐、更合理了。
这样一来，材料的性能就发生了变化。
比如说金属，经过深冷处理后，它会变得更硬。
就像一个原本有点软弱的小战士，经过了深冷的考验，一下子变得坚强无比。
这是因为那些原子调整位置后，晶体之间的结合更紧密了，就像战士们紧紧地抱成了一团，外力想要破坏它们就变得更难了。
而且呀，深冷处理还能让金属的耐磨性变好呢。
就像给金属穿上了一层超级耐磨的铠甲，在和其他东西摩擦的时候，不会那么容易被磨坏。
还有哦，深冷处理对一些精密的机械零件来说，简直就是一场“重生”。
那些精密零件就像一个个娇贵的小宝贝，一点点小的偏差都可能让它们不好好工作。
深冷处理就像是给它们做了一次超级精细的调整。
让它们内部的结构变得更加稳定，这样在工作的时候就能更加精准地完成任务啦。
再说说一些工具，像刀具之类的。
没经过深冷处理的刀具，可能用一段时间就钝了。
深冷处理
4
据分析，深冷处理对硬质合金的作用机理是使组织中的一部分α-Co转变为ε-Co，并在表层产
生一定的残余压应力，从而使材料的性能提高。
2.2.2 深冷处理对铜及铜基合金的作用机理
李智超等人研究了深冷处理对H62黄铜组织和性能的影响，研究结果表明深冷处理可以
体的形状、分布和亚结构，有利于提高钢的强韧性。
科 对合金工具钢和结构钢来说，硬度主要取决于内部残余奥氏体的量。在深冷处理过程中， 国 残余奥氏体的量受两个因素制约：一是深冷处理前材料中奥氏体的量；二是材料的马氏体开
始转变点Ms和马氏体转变结束点Mf。而马氏体开始转变点Ms主要取决于钢的化学成份，其
中中又以碳含量的影响最为显著。材料中残余奥氏体的存在，除了降低硬度以外，在使用或保
形，提高材料的强度和硬度，但是他们对有关的机理没有进行系统的研究，只是笼统的认为
化 是温度产生的应力增加了位错密度而引起的。中南工业大学的陈鼎等人则系统的研究了深冷 理 处理对常用铝合金的性能影响，他们在研究中发现了深冷处理导致铝合金发生晶粒转动的现
象，并就此提出了一系列新的铝合金的深冷强化机制。
院 2.2.4 深冷处理对非晶合金性能的影响及作用和机理 学 关于深冷处理对非晶合金性能的影响，研究发现深冷处理可以改善Co57Ni10Fe5B17非晶
合金及其它非金属材料(如塑料、尼龙等)。应用行业遍布于航空航天、精密仪器仪表、摩擦
化 偶件、工模具、量具、纺织机械零件、汽车工业和军事科学等诸多领域。深冷处理技术的出 理 现为低温学在工业中的实际应用和发展开辟了又一个广阔的研究领域。
1.2 深冷处理发展历史
co深冷分离工艺
co深冷分离工艺摘要：一、深冷分离工艺简介二、深冷分离工艺的原理与应用三、深冷分离工艺的优点与不足四、我国深冷分离工艺的发展现状与展望正文：一、深冷分离工艺简介深冷分离工艺是一种利用物质在不同温度下的相变特性进行分离的物理方法。
它主要通过降低温度，使某些组分在混合物中凝固或结晶，从而实现与其他组分的分离。
这种方法广泛应用于化工、石油、环保等领域。
二、深冷分离工艺的原理与应用深冷分离工艺的原理是基于不同物质在不同温度下的相变特性。
例如，某些烃类物质在低温下会结晶，而其他组分则保持液态。
通过调整冷却速度和温度，可以实现不同组分的分离。
这种方法具有较高的分离效果，能够有效地去除杂质和提高产品质量。
在实际应用中，深冷分离工艺常用于以下场景：1.石油化工：用于轻烃分离、重烃分离、润滑油生产等。
2.环保领域：用于处理工业废水、生活污水等，有效去除污染物。
3.冶金行业：用于提炼稀有金属，提高金属回收率。
4.食品工业：用于脱水、速冻、保鲜等过程，提高产品质量。
三、深冷分离工艺的优点与不足优点：1.分离效果较高，可实现高度纯化的目标。
2.能耗较低，运行成本相对较低。
3.操作简便，自动化程度较高。
4.对环境友好，无污染产生。
不足：1.设备投资较大，初期成本较高。
2.工艺参数控制较为复杂，对操作人员要求较高。
3.对某些物质分离效果不佳，需与其他方法结合使用。
四、我国深冷分离工艺的发展现状与展望近年来，我国深冷分离工艺在技术研发和应用方面取得了显著成果。
不仅在传统领域有了更高效的运用，还在新能源、生物科技等领域取得了突破。
然而，与发达国家相比，我国在深冷分离技术研发和产业化方面仍有一定差距。
为了缩小这一差距，我国政府和企业应加大投入，加强深冷分离技术研究与产业化推广。
具体措施包括：1.提高基础研究水平，深入理解物质在不同温度下的相变特性。
2.开发新型深冷分离设备，提高分离效率和降低能耗。
3.加强产学研结合，推动深冷分离技术在实际应用中的优化和升级。
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3 深冷处理的优点和工业应用现状
3 .1 深冷处理的主要优点 可以增强抗 磨性 ;增强强 度和韧性 ;提高抗 腐
蚀 、耐磨性 ;增强抗冲击性 ;提高抗疲劳强度 ;经过一 次深冷处理可以保证被处理材料始终具有被提高的 力学性能 ;不引起外形尺寸变形 ;可以应用于新/ 旧 工件 ;可以消除内应力 ;提高材料稳定性 ;处理成本 低廉 , 由于延长刀具寿 命可以降低换 刀 、修磨 的时 间 , 以节约生产成本 ;可以取得与其他表面处理相同 的表面结果(如镀钛 、铬 、泰弗龙);可以生产更加紧 密的分子结构 , 从而在较大的接触面上降低摩擦力 、 发热和磨损 。 3 .2 深冷处理可以处理的主要工件
原子间既存在使原子紧靠在一起的结合力 , 又 存在使之分开的动能 。 深冷处理部分转移了原子间 的动能 , 从而使原子结合的更紧密 , 提高了金属的性 能。 2 .2 非铁合金的深冷处理机理 2.2.1 深冷处理对硬质合金的作用机理
据文献报道深冷处理可以提高硬质合金的硬度
和抗弯强度 、冲击韧性和磁矫顽力 ;但会使其磁导率 下降 。据分析深冷处理作用对其的作用机理是 :深 冷处理使一部分的 α—Co 转变为 ε—Co , 并在表层 产生一定的残余压应力[ 9] 。 2.2.2 深冷处理对铜及铜基合金的作用机理
深冷机 一般液氮 深冷设备 可调液氮 深冷设备
冷处理 对环境 冷处理 降温速 工件受 处理每
最低温 的污染 温度能 度能否 温差的 千克钢的 度/ ℃ 程 度 否选择 控制 应力 成本 费/ 元
有酒精 -78 或丙酮 不能
排出
不能
大 1 ～ 1 .5
-80
有
不能 不能 较大 1 ～ 1 .5
介质 来源 外购 外购
DO I :10.14024/j .cnki .1004 -244x .2003.03.020
第 26 卷 第 3 2003 年 5
期 月
O RDN AN CE
兵器材料科学 与工程 M A TERIA L SCIEN CE A N D
ENG IN EER ING
1 深冷处理工艺简介
1 .1 深冷处理的设备[ 2] 一般用于普通冷处理(0 ～ -100 ℃)的设备 , 通
常用干冰 , 氨(或甲醇)和氟里昂压缩机来制冷 。 也 有用液氧制冷的 , 如 1965 年山西机床厂研制的液氧 冷处理设备 , 使用温度为 -80 ～ -100 ℃, 最低可以 达到 -135 ℃。 至于深冷处理有采用压缩空气来致 冷的 , 如杭州制氧机研究所的大型轧辊深冷设备最 低使用温度为 -130 ℃和航空航天部青云仪器厂的 空气涡轮深冷机等最低使用温度为 -160 ℃。 最常 用的深冷设备都采用液氮致冷 , 它既经济又方便 , 一 般用液氮深冷罐来存储液氮 。 国内外众多学者和厂 家研制了多种气体制冷的液氮深冷设备 , 其中天津 市热处理研究所于 1989 年研制的液氮汽化型深冷 箱 , 温度调节范围为常温至 -180 ℃, 液氮消耗量为 每千克工件 0 .7kg 液氮 。华中理工大学于 93 年研 制的嵌套式深冷设备采用了双重致冷方式 , 即外层 箱机械致冷至 -18 ～ -24 ℃, 内层箱采用液氮制冷
-160 无
能
能
很小 0 .1
空气随时
无价供应
-196 无
不能 不能 最大 1 .5 ～ 2
外购
-196 无
能
能
很小 0 .8 ～ 1
外购
收稿日期 :2002 -09 -29 ;修订日期 :2003 -03 -05 作者简介 :陈 鼎(1975 -), 男 , 博士研究生 , 主要从事深冷处理和机械合金化研究 , 发表论文近 20 篇
组织细化引起工件的强韧化 。 这主要指原来粗 大的马氏体板条发生了碎化 。 有学者认为马氏体点 阵常数发生了变化 ;也有学者认为马氏体分解析出 微细碳化物时造成了组织细化 。
2.1.4 表面产生残余压应力 冷却过程可能引起缺陷(微孔 , 内应力集中部
位)的塑性流变 。 复温过程中在空位表面产生残余 应力 , 这种应力可以减轻缺陷对材料局部强度的损 害 。最终表现为磨料磨损抗力的提高 。 2.1.5 深冷处理部分转移了金属原子的动能
第 3 期 陈 鼎等 :深冷处理原理及其在工业上的应用 6 9
低(-196 ℃)也没有热冲击性而得到广泛采用 。 关于深冷处理工艺参数中的升降温速度 、保温
时间 、深冷处理次数和是否采用回火工艺以及回火 工艺和深冷处理工艺顺序的关系 , 由于研究的结果 不同 , 至今尚未有一个统一的认识 , 但一般认为适当 地控制升降温速度(缓慢升降温)对于材料的深冷处 理效果为佳 。而保温时间和相关回火工艺的问题则 与所要进行深冷的材料本身有关 , 如材料本身体积 越大 , 导热性越差以及组织的稳定性越好则所需的 保温时间越长 ;而对于受冲击载荷较大 、易弯曲载荷 的模具 , 应采用淬火 +回火一次 +深冷 +回火一次 的处理工艺 , 对于要求高硬度 、动载荷较小的模具材 料采用淬火 +深冷 +回火一次的工艺较佳[ 3] 。
70 兵器材料科学与工程 第 26 卷
2.2.4 深冷处理对非晶合金性能的影响及作用和 机理[ 15]
关于深冷处 理对 非晶 合金 性能 的影 响 , 文 献 [ 15] 研究了 Co57N i10Fe5B17 , 研究发现深冷处理可以 改善该非晶材料的耐磨性和力学性能 。 作者认为是 深冷处理促进了非磁性元素的表面沉积 , 发生类似 于结晶时的结构松弛的结构转变 。 2.2.5 深冷处理对铝 、铝基合金的影响及作用机理
深冷处理 , 又称超低温处理(SSZ), 是指在以液 氮为制冷剂 、-130 ℃以下对材料进行处理的方法而 达到给材料改性的目的 。 它是常规冷处理(CSZ)的 一种延伸 , 其英文名称为 Cryogenic treatment , 是一 种从上世纪中期开始广泛应用于工业生产的一种新 工艺[ 1] 。 现有研究表明 , 深冷处理不仅可以显著提 高黑色金属 、有色金属 、金属合金 、碳化物 、塑料(包 括尼龙 , 泰弗龙)、硅酸盐等材料的力学性能和使用 寿命 , 稳定尺寸 , 改善均匀性 , 减小变形 , 而且操作简 便 、不破坏工件 、无污染 、成本低 。具有可观的经济 效益和市场前景 。
至 -150 ℃, 温度偏差为 3 ℃以内 。 中科院低温技术 实验中心于 96 年研制的深井式冷处理装置 , 最低工 作温度为 -100 ℃, 温度偏差为 2 ℃以内 , 升 、降温速 率为 5 ～ 40 ℃/ h , 不仅可调节还 可以自动控制 。 此 外国内也有一些从国外引进的深冷处理设备 , 如宝 钢双频淬火车间引进的轧辊深冷装置 , 采用液氮制 冷 , 最低温度可达 -180 ℃以下 。 在美国 , 六七十年 代出现了许多液氮气体法的深冷设备 , 如 BOC 公司 的 Ellenite 设备 , 可以均匀的冷却 , 精确控温 。且可 以在 -150 ℃保温 。八十年代以来 , 出现了电脑控制 升降温和处理飞机机 翼的大型 液氮深冷 设备 , 如 Cosmos 公司的 CI 系列带电脑控制的深冷设备 。采 用固化的程 序严格 控制 升温降 温速 度 , 可实 现 190 ℃下的长时超低温保温 。工件处理周期为 40 ～ 72h 。 表 1 为各种冷处理设备的主要性能对比表 。 1 .2 深冷处理的制度
体转变的相变 , 并且晶粒得以细化 。 但详细机制目 前还有定论 。 2.2.3 深冷处理对镍基合金性能的影响及作用和
机制[ 14]
镍基合金深冷处理的文献报道很少 , 文献报道 深冷处理可以提高该合金的塑性 , 并使其对交变应 力集中的敏感性降低 。 文献[ 14] 的作者对作用机理 的解释是深冷处理造成材料的应力松弛 , 微裂纹向 相反的方向发展 。
V olM.2a6y
N o.3 2 00 3
深冷处理原理及其在工业上的应用
陈 鼎1 , 陈吉华2 , 严红革2 , 黄培云1
(1.中南大学 材料学院 湖南 长沙 410083 ;2 .湖南大学 材料学院 湖南 长沙 410082)
摘 要 :作为一种新型的热处理工艺 , 深冷处理已经受到越来越广泛关注 。 综合现 有的资料 , 较为详 细的介绍了 深 冷处理的机理以及在生产实际上的应用 。 并针对国内外研究现状提出了一些观点和展望 。 关键词 :深冷处理 ;机理 ;应用 中图分类号 :T G14;T G156.91 文献标识码 :A 文章编号 :1004— 244X(2003)03— 0068— 05
2 深冷处理机理
关于深冷处理的机理问题 , 现在还处于一个研 究初期阶段 。相对来说有关黑色金属(钢铁)的深冷 机理已经研究得较为清楚 , 而有色金属及其它材料 的深冷机制研究的较少 , 也不是十分清楚 , 现有的机 理分析基本上是沿用钢铁材料的 。 2 .1 黑色合金(钢铁)的深冷机理[ 2, 4-8]
李智超等人[ 10] 研究了深冷处理对 H62 黄铜组 织和性能的影响 , 研究结果表明深冷处理可以提高 组织中 β 相的相对含量 , 从而使组织趋向稳定 , 并且 可以显著提高 H62 黄铜的硬度 和强度 。 对于减少 变形 、稳定尺寸 , 改善切削性能也大有好处 。而大连 理工大学的丛吉林和王秀敏等人[ 11, 12] 对于铜基材
关于钢铁材料的深冷处理的作用机理 , 国内外 的研究已较为广泛和深入 , 且大家均已基本取得共 识 , 主要的观点如下 。 2.1.1 从马氏体中析出超细碳化物 , 从而弥散强化
这一点得到了几乎所有研究的证实 , 主要原因 为马氏体经 -196 ℃深冷 , 由于体积收缩 , F e 的晶格 常数有缩小的趋势 , 从而加强了碳原子析出的驱动 力 , 但由于低温下的扩散更为困难 , 扩散距离更短 , 于是在马氏体的基体上析出了大量的弥散的超微细 碳化物 。 2.1.2 残余奥氏体的改变