钢件深冷处理_标准探讨

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1、蔡红，叶俭，卢军(上海市机械制造工艺研究所有限公司，上海200070)摘要:《钢件深冷处理》标准是我国首次制定的推荐性国家标准。本文对该标准中的适用范围、处理设备、常用材料、前期热处理及深冷处理工艺等相关技术数据进行了探讨，以便于该标准的推广和应用。关键词:深冷处理;马氏体;残留奥氏体;碳化物;标准中图分类号:TG156.91文献标志码:A文章编号:0254-6051(2011)09-0067-03DiscussiononcryogenictreatmentofsteelpartsstandardsCAIHong，YEJian，LUJun(ShanghaiMachin

2、eBuildingTechnologyInstituteCo．，Ltd．，Shanghai200070，China)Abstract:Thestandardof“cryogenictreatmentofsteelpart”wasfirstlyestablishedasarecommendablenationalstandardinourcountry．Fortheconvenienceofspreadingandapplyingitwasexplainedclearlytoregardthefieldofapplicationofthisstandard，treatm

3、entequipment，commonusedmaterials，pre-heattreatment，techniqueparametersaboutcryogenictreatmentandsoon．Keywords:cryogenictreatment;martensite;retainedaustenite;carbide;standard钢件深冷处理的最终目的是稳定工件尺寸、提高工件的综合性能或特定的服役特性，是对材料潜能的深度发掘，可进一步提高材料的使用价值，达到节材降耗的目的。钢件深冷处理工艺可应用于机械装备、航空航天、仪器仪表、工具、模具、汽车和军事科学

4、等领域。20世纪初，国外就开始研究用冷处理的方法来改变钢的组织和性能。20世纪70年代，美国休斯顿航空、通用动力等公司开始使用深冷处理技术，并出现了专门从事深冷处理工艺的专业性公司。进入20世纪80年代后，澳大利亚、德国、英国等国家的科研人员对深冷处理的工艺、机理方面做了一定的研究(主要集中在工具钢上)，研究结果普遍认为深冷处理可使金属材料的某些性能明显提高，特别是工具钢经过深冷处理后提高了硬度和耐磨性，其耐磨性可以提高2.0～6.6倍，极大地节省了材料。国内关于金属材料冷处理的研究从20世纪60年代初开始，当时的冷处理研究工作的重点是提高金属材料尺寸的稳定性，冷处理

5、的温度一般为－70℃，其实际应用主要是在要求尺寸稳定性的量具及某些军工产品的零件上。随着制冷设备和制冷剂的技术开发和发展，我国从20世纪90年代开始开展深冷处理的工艺研究。本世纪初，一些企业已开始将深冷处理工艺运用于工具钢、轴承钢和高速钢等钢件，相关的深冷处理设备也逐步商品化。总结国内外文献，大多数文献［1-7］认为，通过合适的深冷处理工艺可以明显提高合金工具钢、碳素工具钢等的硬度、红硬性、耐磨性和使用寿命。研究人员普遍认为，残留奥氏体转变为马氏体以及析出弥散碳化物是深冷处理后钢件综合力学性能明显改善的主要原因［8-14］。尽管深冷处理工艺技术有着广泛的应用前景并已深

6、入发展，但经检索查询，国内外均未见公开的相关工艺技术标准。因此，为了推广应用深冷处理工艺，由全国热处理标准化技术委员会提出制定《钢件深冷处理》推荐性国家标准的工作。深冷处理适用范围深冷处理最先被用于提高钢件尺寸稳定性和受磨损的工模具和工件上，后来处理的材料又扩展到合金钢、铜合金、铅合金、钛合金以及硬质合金等。对于钢件而言，深冷处理使残留奥氏体转变为马氏体，还将促进马氏体内细小碳化物的析出，增强了马氏体基体，硬度和耐磨性也随之提高。由于不同体系材料的生产工艺和微观组织存在较大区别，其深冷处理工艺也不尽相同，且深冷处理工艺目前主要运用于钢件方面的处理。因此，该标准的适用范

7、围是钢件深冷处理。1收稿日期:2011-03-24作者简介:蔡红(1955—)，男，上海人，高级工程师，上海市机械工程学会热处理专业委员会秘书长，主要从事金属材料热处理研究工作。联系电话:021-56976351，E-mail:yszz3229@163.com深冷处理常用钢材适用有效深冷处理工艺的常用钢材见表1。2第36卷68表1深冷处理常用钢材Table1Commonlyusedsteelsforcryogenictreatment留奥氏体含量。表2钢件淬火+深冷处理+回火、淬火+回火+深冷处理+回火的硬度和磨损率测试结果Table2Testres