超深冷熱處理加工是一種特殊的熱處理工藝,主要過程是將材料置于極低溫的環(huán)境下進行處理,以改善材料的性能。
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在金屬材料的常規(guī)熱處理過程中,淬火冷卻到室溫時會殘留大量奧氏體,而奧氏體在低溫環(huán)境下非常不穩(wěn)定且易分解,超深冷處理就是利用這一特性,將金屬置于 -190°C 至 -230°C 的超低溫環(huán)境下,使其中的奧氏體會轉(zhuǎn)化成馬氏體,從而消除內(nèi)應力。
在超低溫時,組織體積收縮,F(xiàn)e 晶格常數(shù)縮細,會加強碳原子析出的驅(qū)動力,使馬氏體的基體析出大量超微細碳化物。這些超微細結(jié)晶體會使物料的強度提高,同時增加耐磨性與剛性,并且,超低溫度可轉(zhuǎn)移金屬原子的運能,使原子之間不能擴散分開,從而使原子結(jié)合更緊密。
主要步驟:預熱回火:將淬火處理后的材料加熱至 180 - 200°C,在此溫度下進行消除淬火應力的低溫回火,回火時間一般為 2 - 3 小時。這一步可以降低材料內(nèi)部的應力,為后續(xù)的超深冷處理做準備。
降溫處理:低溫回火后,以每分鐘降低 1 - 1.5°C 的速度降低到 160 - 195°C 之間。這個降溫過程需要嚴格控制速度,以確保材料在降溫過程中不會產(chǎn)生新的應力或變形。
超深冷保溫:在達到設定的溫度范圍后,進行超深冷保溫,保溫時間通常為 5 - 6 小時。在超低溫環(huán)境下,材料中的奧氏體充分轉(zhuǎn)化為馬氏體,并且使材料內(nèi)部的組織結(jié)構更加細化和均勻。
回溫處理:保溫結(jié)束后,緩慢以 1 - 1.5°C 的速度升到室溫或 160 - 180°C 的溫度范圍。回溫過程同樣需要控制速度,避免因溫度變化過快導致材料出現(xiàn)裂紋或變形。
再次回火:在室溫或 160 - 180°C 的溫度范圍,進行低溫回火處理,回火時間與超深冷保溫時間一致,同為 5 - 6 小時。這一步可以進一步消除材料內(nèi)部的應力,提高材料的韌性和穩(wěn)定性。