深冷处理原理及应用

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1、第26卷第3期兵器材料科学与工程Vol.26No.32003年5月ORDNANCEMATERIALSCIENCEANDENGINEERINGMay2003!深冷处理原理及其在工业上的应用陈鼎l，陈吉华2，严红革2，黄培云l（l.中南大学材料学院湖南长沙4l0083；2.湖南大学材料学院湖南长沙4l0082）摘要：作为一种新型的热处理工艺，深冷处理已经受到越来越广泛关注。综合现有的资料，较为详细的介绍了深冷处理的机理以及在生产实际上的应用。并针对国内外研究现状提出了一些观点和展望。关键词：深冷处理；机理；应用中图分类号：TGl4；TGl56.9l文献标识码：A文章编号：l004—24

2、4X（2003）03—0068—05深冷处理，又称超低温处理（SSZ），是指在以液至-l50C，温度偏差为3C以内。中科院低温技术氮为制冷剂、-l30C以下对材料进行处理的方法而实验中心于96年研制的深井式冷处理装置，最低工达到给材料改性的目的。它是常规冷处理（CSZ）的作温度为-l00C，温度偏差为2C以内，升、降温速一种延伸，其英文名称为Cryogenictreatment，是一率为5~40C/1，不仅可调节还可以自动控制。此种从上世纪中期开始广泛应用于工业生产的一种新外国内也有一些从国外引进的深冷处理设备，如宝工艺［l］。现有研究表明，深冷处理不仅可以显著提钢双频淬火车间引进

3、的轧辊深冷装置，采用液氮制高黑色金属、有色金属、金属合金、碳化物、塑料（包冷，最低温度可达-l80C以下。在美国，六七十年括尼龙，泰弗龙）、硅酸盐等材料的力学性能和使用代出现了许多液氮气体法的深冷设备，如BOC公司寿命，稳定尺寸，改善均匀性，减小变形，而且操作简的Ellenite设备，可以均匀的冷却，精确控温。且可便、不破坏工件、无污染、成本低。具有可观的经济以在-l50C保温。八十年代以来，出现了电脑控制效益和市场前景。升降温和处理飞机机翼的大型液氮深冷设备，如Cosmos公司的CI系列带电脑控制的深冷设备。采l深冷处理工艺简介用固化的程序严格控制升温降温速度，可实现-!.!深冷

4、处理的设备［"］l90C下的长时超低温保温。工件处理周期为40~一般用于普通冷处理（0~-l00C）的设备，通721。表l为各种冷处理设备的主要性能对比表。常用干冰，氨（或甲醇）和氟里昂压缩机来制冷。也!."深冷处理的制度有用液氧制冷的，如l965年山西机床厂研制的液氧深冷处理根据制冷剂使用方法的不同可以分为冷处理设备，使用温度为-80~-l00C，最低可以液体法和气体法，但前者因为冷却温度较高（-达到-l35C。至于深冷处理有采用压缩空气来致l50C），且具有热冲击性容易导致某些脆性部件的冷的，如杭州制氧机研究所的大型轧辊深冷设备最断裂，现在已经不大采用，而气体法则因为冷却温度低

5、使用温度为-l30C和航空航天部青云仪器厂的表!各种冷处理设备的主要性能对比表空气涡轮深冷机等最低使用温度为-l60C。最常冷处理对环境冷处理降温速工件受处理每介质种最低温的污染温度能度能否温差的千克钢的类用的深冷设备都采用液氮致冷，它既经济又方便，一度/C程度否选择控制应力成本费/元来源有酒精般用液氮深冷罐来存储液氮。国内外众多学者和厂干冰冷处-78或丙酮不能不能大l~l.5外购理设备家研制了多种气体制冷的液氮深冷设备，其中天津排出氟里昂复市热处理研究所于l989年研制的液氮汽化型深冷合冷冻机-80有不能不能较大l~l.5外购空气涡轮空气随时箱，温度调节范围为常温至-l80C，液

6、氮消耗量为-l60无能能很小0.l深冷机无价供应每千克工件0.7kg液氮。华中理工大学于93年研一般液氮-l96无不能不能最大l.5~2外购深冷设备制的嵌套式深冷设备采用了双重致冷方式，即外层可调液氮-l96无能能很小0.8~l外购箱机械致冷至-l8~-24C，内层箱采用液氮制冷深冷设备!收稿日期：2002-09-29；修订日期：2003-03-05作者简介：陈鼎（l975-），男，博士研究生，主要从事深冷处理和机械合金化研究，发表论文近20篇第3期陈鼎等：深冷处理原理及其在工业上的应用69低（-l96C）也没有热冲击性而得到广泛采用。2.l.4表面产生残余压应力关于深冷处理工艺参

7、数中的升降温速度、保温冷却过程可能引起缺陷（微孔，内应力集中部时间、深冷处理次数和是否采用回火工艺以及回火位）的塑性流变。复温过程中在空位表面产生残余工艺和深冷处理工艺顺序的关系，由于研究的结果应力，这种应力可以减轻缺陷对材料局部强度的损不同，至今尚未有一个统一的认识，但一般认为适当害。最终表现为磨料磨损抗力的提高。地控制升降温速度（缓慢升降温）对于材料的深冷处2.l.5深冷处理部分转移了金属原子的动能理效果为佳。而保温时间和相关回火工艺的问题则原子间既存在使原子紧靠