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什么是金属冷处理?

The article citations:Cryogenic (Beijing) Science & Technology Co. Ltd. editor:管理员 Click on the:97 Published time:2016-08-08 10:50:46
    1、金属冷处理的历史
    金属冷处理技术是近年来兴起的一种改善金属材料性能的新工艺。与热处理相比,技术人员对冷处理的关注较少,其实早在一百多年前,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尺寸稳定性,由此诞生了世界著名的瑞士手表。德国双立人1939年开发出“friodur冰锻”工艺,并刻在每把刀具上作宣传,也是利用金属冷处理提高刀具的强度、耐磨和冲击韧性,因此产生了“双立人”刀具这个世界著名品牌。这两个都是金属冷处理的典型实例,有效证明了金属冷处理的作用。
    2、什么是金属冷处理
    金属冷处理是指利用低温把金属工件降到一定温度,从而提升性能的一种处理工艺。针对不同的工艺温度国内有以下叫法:冷处理(-70℃以内);冰冷处理(-70℃—-130℃)、深冷处理(-130℃—-180℃)、超深冷处理(-180℃—-230℃)等叫法,国外通常是用sub-zero、Cryogenic Treatment、Deep Cryogenic Treatment等叫法。根据国标《GB/T25743-2010 钢件深冷处理》的描述,黑色金属冷处理已包括了:工具钢、弹簧钢、轴承钢、不锈钢、耐热钢、渗碳钢和碳氮共渗钢等多个品种,该标准是2010年首次起草,相对而言还不够全面和完善,但已充分说明,金属冷处理正在我国已逐步推广。
    3、金属冷处理的作用
    由于发展晚,现有的研究还未能像热处理一样,形成一套完整的理论机理,但从目前国内外的研究数据和结论来看,对金属冷处理的作用已形成了以下几点共识,并得到了实践验证:
    (1)、残余奥氏体转变马氏体。低温下(即Mf 点以下)残余奥氏体发生分解,转变为马氏体,提高了工件的硬度和强度。有些学者认为深冷处理可完全消除残余奥氏体;也有学者认为深冷只能降低残余奥氏体的数量,但不能完全消除;还有人认为深冷改变了残余奥氏体的形状、分布和亚结构,从而提高了钢的强韧性。从我们的应用分析看,深冷可消除80%以上的残奥。
    (2)、马氏体析出超细碳化物。因为马氏体经深冷,体积收缩,Fe 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,但由于低温的扩散更为困难,扩散距离更短,于是在马氏体基体上析出了大量弥散的超微细碳化物,达到弥散强化的效果,从而显著提高耐磨性能。
    (3)、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。复温过程在空位表面产生残余压应力,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。
    (4)、组织细化。组织细化使工件的强度和韧性同时得到提高,这主要指原来粗大的板条状马氏体发生了碎化,组织变得更均匀、更致密、更细化。
    (5)、稳定尺寸。因残奥的转变、材料组织的细化以及材料缺陷的减少,深冷后的工件尺寸在后续使用中更加稳定,对于精密工件而言具有较大的意义。
    4、科威嘉尼公司的产品
    科威嘉尼是国内较早从事液氮制冷设备研发、制造、销售的高新技术企业,主要产品为液氮深冷设备和液氮速冻设备(速冻设备主要用于食品行业),深冷设备主要用于金属深冷处理、低温装配、医疗和建筑工程等行业。产品有箱式、柜式、井式、组合式等多种类型,处理工件规格可达20米,形状有立式、卧式、方形、六角形、圆柱形等,可按用户要求设计。现有客户已覆盖了汽车零部件、轧辊制造、低温装配、精密机械、轴承制造、工模具制造、刀具制造、泵阀制造、硬质合金、粉末冶金等众多方向,受到了中科院理化所、沈飞集团、东风汽车、瓦房店轴承、上海大松瓦楞辊等众多客户的赞誉,在业内有一定的知名度和美誉度。 

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