深冷處理原理及應(yīng)用

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1、第26卷第3期兵器材料科學與工程Vol.26No.32003年5月ORDNANCEMATERIALSCIENCEANDENGINEERINGMay2003!深冷處理原理及其在工業(yè)上的應(yīng)用陳鼎l，陳吉華2，嚴紅革2，黃培云l（l.中南大學材料學院湖南長沙4l0083；2.湖南大學材料學院湖南長沙4l0082）摘要：作為一種新型的熱處理工藝，深冷處理已經(jīng)受到越來越廣泛關(guān)注。綜合現(xiàn)有的資料，較為詳細的介紹了深冷處理的機理以及在生產(chǎn)實際上的應(yīng)用。并針對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀提出了一些觀點和展望。關(guān)鍵詞：深冷處理；機理；應(yīng)用中圖分類號：TGl4；TGl56.9l文獻標識碼：A文章編號：l004—24

2、4X（2003）03—0068—05深冷處理，又稱超低溫處理（SSZ），是指在以液至-l50C，溫度偏差為3C以內(nèi)。中科院低溫技術(shù)氮為制冷劑、-l30C以下對材料進行處理的方法而實驗中心于96年研制的深井式冷處理裝置，最低工達到給材料改性的目的。它是常規(guī)冷處理（CSZ）的作溫度為-l00C，溫度偏差為2C以內(nèi)，升、降溫速一種延伸，其英文名稱為Cryogenictreatment，是一率為5~40C/1，不僅可調(diào)節(jié)還可以自動控制。此種從上世紀中期開始廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的一種新外國內(nèi)也有一些從國外引進的深冷處理設(shè)備，如寶工藝［l］。現(xiàn)有研究表明，深冷處理不僅可以顯著提鋼雙頻淬火車間引進

3、的軋輥深冷裝置，采用液氮制高黑色金屬、有色金屬、金屬合金、碳化物、塑料（包冷，最低溫度可達-l80C以下。在美國，六七十年括尼龍，泰弗龍）、硅酸鹽等材料的力學性能和使用代出現(xiàn)了許多液氮氣體法的深冷設(shè)備，如BOC公司壽命，穩(wěn)定尺寸，改善均勻性，減小變形，而且操作簡的Ellenite設(shè)備，可以均勻的冷卻，精確控溫。且可便、不破壞工件、無污染、成本低。具有可觀的經(jīng)濟以在-l50C保溫。八十年代以來，出現(xiàn)了電腦控制效益和市場前景。升降溫和處理飛機機翼的大型液氮深冷設(shè)備，如Cosmos公司的CI系列帶電腦控制的深冷設(shè)備。采l深冷處理工藝簡介用固化的程序嚴格控制升溫降溫速度，可實現(xiàn)-!.!深冷

4、處理的設(shè)備［"］l90C下的長時超低溫保溫。工件處理周期為40~一般用于普通冷處理（0~-l00C）的設(shè)備，通721。表l為各種冷處理設(shè)備的主要性能對比表。常用干冰，氨（或甲醇）和氟里昂壓縮機來制冷。也!."深冷處理的制度有用液氧制冷的，如l965年山西機床廠研制的液氧深冷處理根據(jù)制冷劑使用方法的不同可以分為冷處理設(shè)備，使用溫度為-80~-l00C，最低可以液體法和氣體法，但前者因為冷卻溫度較高（-達到-l35C。至于深冷處理有采用壓縮空氣來致l50C），且具有熱沖擊性容易導致某些脆性部件的冷的，如杭州制氧機研究所的大型軋輥深冷設(shè)備最斷裂，現(xiàn)在已經(jīng)不大采用，而氣體法則因為冷卻溫度低

5、使用溫度為-l30C和航空航天部青云儀器廠的表!各種冷處理設(shè)備的主要性能對比表空氣渦輪深冷機等最低使用溫度為-l60C。最常冷處理對環(huán)境冷處理降溫速工件受處理每介質(zhì)種最低溫的污染溫度能度能否溫差的千克鋼的類用的深冷設(shè)備都采用液氮致冷，它既經(jīng)濟又方便，一度/C程度否選擇控制應(yīng)力成本費/元來源有酒精般用液氮深冷罐來存儲液氮。國內(nèi)外眾多學者和廠干冰冷處-78或丙酮不能不能大l~l.5外購理設(shè)備家研制了多種氣體制冷的液氮深冷設(shè)備，其中天津排出氟里昂復市熱處理研究所于l989年研制的液氮汽化型深冷合冷凍機-80有不能不能較大l~l.5外購空氣渦輪空氣隨時箱，溫度調(diào)節(jié)范圍為常溫至-l80C，液

6、氮消耗量為-l60無能能很小0.l深冷機無價供應(yīng)每千克工件0.7kg液氮。華中理工大學于93年研一般液氮-l96無不能不能最大l.5~2外購深冷設(shè)備制的嵌套式深冷設(shè)備采用了雙重致冷方式，即外層可調(diào)液氮-l96無能能很小0.8~l外購箱機械致冷至-l8~-24C，內(nèi)層箱采用液氮制冷深冷設(shè)備!收稿日期：2002-09-29；修訂日期：2003-03-05作者簡介：陳鼎（l975-），男，博士研究生，主要從事深冷處理和機械合金化研究，發(fā)表論文近20篇第3期陳鼎等：深冷處理原理及其在工業(yè)上的應(yīng)用69低（-l96C）也沒有熱沖擊性而得到廣泛采用。2.l.4表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力關(guān)于深冷處理工藝參

7、數(shù)中的升降溫速度、保溫冷卻過程可能引起缺陷（微孔，內(nèi)應(yīng)力集中部時間、深冷處理次數(shù)和是否采用回火工藝以及回火位）的塑性流變。復溫過程中在空位表面產(chǎn)生殘余工藝和深冷處理工藝順序的關(guān)系，由于研究的結(jié)果應(yīng)力，這種應(yīng)力可以減輕缺陷對材料局部強度的損不同，至今尚未有一個統(tǒng)一的認識，但一般認為適當害。最終表現(xiàn)為磨料磨損抗力的提高。地控制升降溫速度（緩慢升降溫）對于材料的深冷處2.l.5深冷處理部分轉(zhuǎn)移了金屬原子的動能理效果為佳。而保溫時間和相關(guān)回火工藝的問題則原子間既存在使原子緊靠