1.1 深冷處理后的組織轉(zhuǎn)變
深冷處理后的高速鋼同時(shí)引起奧氏體和馬氏體的轉(zhuǎn)變。其中馬氏體終轉(zhuǎn)心點(diǎn)M1非常低,真空熱處理,例如W18Cr4V的M1點(diǎn)為-100℃。因此淬火冷卻到室溫殘留大量的奧氏體,而大量奧氏體的存在會(huì)降低鋼的硬度,耐磨性以及熱性能和磁性下降。實(shí)驗(yàn)證明,回火后,寮步真空熱處理,深冷處理可以使殘留的奧氏體降低20%左右。表2所示為不同處理工藝對(duì)W18Cr4V鋼殘留奧氏體的影響.
通過(guò)對(duì)-196℃液氮中15min的深冷處理,實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)溫度在-70℃~-75℃到-130℃~-140℃范圍內(nèi)進(jìn)行深冷處理時(shí),石排真空熱處理,馬氏體轉(zhuǎn)變;當(dāng)冷卻到-196℃時(shí)轉(zhuǎn)變停滯;在-90~-120℃溫度范圍內(nèi),出現(xiàn)試樣容積的,這就說(shuō)明了馬氏體已部分分解并在位錯(cuò)面上析出了碳原子并形成了超顯微碳化物,其基體組織明顯細(xì)化。
新英格蘭深冷處理學(xué)院Robin Rhodes研究發(fā)現(xiàn),深冷處理可以使得、摩托車、輪船、滑雪撬、小型等上的發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的使用壽命大大延長(zhǎng)。深冷處理技術(shù)的出現(xiàn)為低溫學(xué)在工業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展開(kāi)辟了又一個(gè)廣闊的研究領(lǐng)域。
液氮深冷隧道
1.2 深冷處理發(fā)展歷史
早在100多年前,瑞士的鐘表制造者把鐘表的關(guān)鍵零件埋入寒冷的阿爾卑斯雪山中以提高鐘表的使用壽命;而一些經(jīng)驗(yàn)豐富的工具制造者在使用工具之前,把工具儲(chǔ)存在冷凍室內(nèi)幾個(gè)月,東坑真空熱處理,也可以達(dá)到類似的效果?,F(xiàn)在看來(lái),他們已經(jīng)在不自覺(jué)中運(yùn)用了冷處理。
2. 馬氏體相變與深冷處理
材料經(jīng)奧氏體化后快速冷卻,在較低溫度下發(fā)生無(wú)擴(kuò)散型的馬氏體相變。馬氏體轉(zhuǎn)變是強(qiáng)化材料的重要手段之一,是一種非常重要的固態(tài)相變。人們對(duì)馬氏體相變的研究經(jīng)歷了近100年的時(shí)間,形成了一些理論。但有些理論還不十分完善,如形核理論,切變模型等尚存在一些爭(zhēng)議,缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。國(guó)內(nèi)的徐祖耀、鄧永瑞、王世道等研究學(xué)者對(duì)馬氏體相變的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、晶體學(xué)、形核-長(zhǎng)大等各方面進(jìn)行了較為深入、系統(tǒng)的研究,提出了一些馬氏體相變的形核理論及物理模型,對(duì)馬氏體相變理論的進(jìn)展和馬氏體相變?cè)阼F基合金、有色合金、陶瓷材料和其他無(wú)機(jī)非金屬材料方面的應(yīng)用做出了重要的貢獻(xiàn)。
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