資源描述：
《深冷處理原理及其在工業(yè)上的應(yīng)用.doc》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、深冷處理原理及其在工業(yè)上的應(yīng)用班級:熱能12-2姓名：黃靖學(xué)號:7深冷處理，又稱超低溫處理（SSZ），是指在以液氮為制冷劑、-l30C以下對材料進(jìn)行處理的方法而達(dá)到給材料改性的目的。它是常規(guī)冷處理（CSZ）的一種延伸，其英文名稱為Cryogenictreatment，是一種從上世紀(jì)中期開始廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的一種新工藝［l］?，F(xiàn)有研究表明，深冷處理不僅可以顯著提高黑色金屬、有色金屬、金屬合金、碳化物、塑料（包括尼龍，泰弗龍）、硅酸鹽等材料的力學(xué)性能和使用壽命，穩(wěn)定尺寸，改善均勻性，減小變形，而且操作簡便、不破壞工件、無污染、
2、成本低。具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和市場前景.1.1深冷處理工藝簡介深冷處理的設(shè)備一般用于普通冷處理（0~-l00C）的設(shè)備，通常用干冰，氨（或甲醇）和氟里昂壓縮機(jī)來制冷。也有用液氧制冷的，如l965年山西機(jī)床廠研制的液氧冷處理設(shè)備，使用溫度為-80~-l00C，最低可以達(dá)到-l35C。至于深冷處理有采用壓縮空氣來致冷的，如杭州制氧機(jī)研究所的大型軋輥深冷設(shè)備最低使用溫度為-l30C和航空航天部青云儀器廠的空氣渦輪深冷機(jī)等最低使用溫度為-l60C。最常用的深冷設(shè)備都采用液氮致冷，它既經(jīng)濟(jì)又方便，一般用液氮深冷罐來存儲液氮。國內(nèi)外眾多學(xué)
3、者和廠家研制了多種氣體制冷的液氮深冷設(shè)備，其中天津市熱處理研究所于l989年研制的液氮汽化型深冷箱，溫度調(diào)節(jié)范圍為常溫至-l80C，液氮消耗量為每千克工件0.7kg液氮。華中理工大學(xué)于93年研制的嵌套式深冷設(shè)備采用了雙重致冷方式，即外層箱機(jī)械致冷至-l8~-24C，內(nèi)層箱采用液氮制冷至-l50C，溫度偏差為3C以內(nèi)。中科院低溫技術(shù)實驗中心于96年研制的深井式冷處理裝置，最低工作溫度為-l00C，溫度偏差為2C以內(nèi)，升、降溫速率為5~40C/1，不僅可調(diào)節(jié)還可以自動控制。此外國內(nèi)也有一些從國外引進(jìn)的深冷處理設(shè)備，如寶鋼雙頻淬火
4、車間引進(jìn)的軋輥深冷裝置，采用液氮制冷，最低溫度可達(dá)-l80C以下。在美國，六七十年代出現(xiàn)了許多液氮?dú)怏w法的深冷設(shè)備，如BOC公司的Ellenite設(shè)備，可以均勻的冷卻，精確控溫。且可以在-l50C保溫。八十年代以來，出現(xiàn)了電腦控制升降溫和處理飛機(jī)機(jī)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。采用固化的程序嚴(yán)格控制升溫降溫速度，可實現(xiàn)-l90C下的長時超低溫保溫。工件處理周期為40~721。表l為各種冷處理設(shè)備的主要性能對比表。1.2深冷處理的制度深冷處理根據(jù)制冷劑使用方法的不同可以分為液體法和氣體
5、法，但前者因為冷卻溫度較高（-l50C），且具有熱沖擊性容易導(dǎo)致某些脆性部件的斷裂，現(xiàn)在已經(jīng)不大采用，而氣體法則因為冷卻溫度低（-l96C）也沒有熱沖擊性而得到廣泛采用。關(guān)于深冷處理工藝參數(shù)中的升降溫速度、保溫時間、深冷處理次數(shù)和是否采用回火工藝以及回火工藝和深冷處理工藝順序的關(guān)系，由于研究的結(jié)果不同，至今尚未有一個統(tǒng)一的認(rèn)識，但一般認(rèn)為適當(dāng)?shù)乜刂粕禍厮俣龋ň徛禍兀τ诓牧系纳罾涮幚硇Ч麨榧?。而保溫時間和相關(guān)回火工藝的問題則與所要進(jìn)行深冷的材料本身有關(guān)，如材料本身體積越大，導(dǎo)熱性越差以及組織的穩(wěn)定性越好則所需的保溫時間
6、越長；而對于受沖擊載荷較大、易彎曲載荷的模具，應(yīng)采用淬火+回火一次+深冷+回火一次的處理工藝，對于要求高硬度、動載荷較小的模具材料采用淬火+深冷+回火一次的工藝較佳.2深冷處理機(jī)理關(guān)于深冷處理的機(jī)理問題，現(xiàn)在還處于一個研究初期階段。相對來說有關(guān)黑色金屬（鋼鐵）的深冷機(jī)理已經(jīng)研究得較為清楚，而有色金屬及其它材料的深冷機(jī)制研究的較少，也不是十分清楚，現(xiàn)有的機(jī)理分析基本上是沿用鋼鐵材料的。2.1黑色合金（鋼鐵）的深冷機(jī)理［2，4-8］關(guān)于鋼鐵材料的深冷處理的作用機(jī)理，國內(nèi)外的研究已較為廣泛和深入，且大家均已基本取得共識，主要的觀點
7、如下。2.l.l從馬氏體中析出超細(xì)碳化物，從而彌散強(qiáng)化這一點得到了幾乎所有研究的證實，主要原因為馬氏體經(jīng)-l96C深冷，由于體積收縮，F(xiàn)e的晶格常數(shù)有縮小的趨勢，從而加強(qiáng)了碳原子析出的驅(qū)動力，但由于低溫下的擴(kuò)散更為困難，擴(kuò)散距離更短，于是在馬氏體的基體上析出了大量的彌散的超微細(xì)碳化物.2.1黑色合金（鋼鐵）的深冷機(jī)理關(guān)于鋼鐵材料的深冷處理的作用機(jī)理，國內(nèi)外的研究已較為廣泛和深入，且大家均已基本取得共識，主要的觀點如下。2.l.l從馬氏體中析出超細(xì)碳化物，從而彌散強(qiáng)化這一點得到了幾乎所有研究的證實，主要原因為馬氏體經(jīng)-l96C
8、深冷，由于體積收縮，F(xiàn)e的晶格常數(shù)有縮小的趨勢，從而加強(qiáng)了碳原子析出的驅(qū)動力，但由于低溫下的擴(kuò)散更為困難，擴(kuò)散距離更短，于是在馬氏體的基體上析出了大量的彌散的超微細(xì)碳化物。2.l.2殘余奧氏體的改變低溫下（即Mf點以下）殘余奧氏體發(fā)生分解，轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，提高了工件的硬度和強(qiáng)度。有學(xué)者認(rèn)為深
