深冷处理
硬质合金深冷处理技术
硬质合金深冷处理技术硬质合金是一种重型金属材料，多用于机械制造的零件及需要耐磨损、耐冲击、耐腐蚀和高强度的其他结构件。
当硬质合金用在工程机械和汽车制造等高度受挫的环境中时，其表面的强度、硬度和耐磨性会受到严重影响。
为了提高硬质合金表面的硬度和耐磨性，通常采用深冷处理技术。
深冷处理法是一种能够在金属表面形成硬化层并提高硬度和耐磨性的技术。
深冷处理包括通过冷却、冰点热处理等将金属表面加固的过程。
深冷处理技术利用特定温度，允许金属对自身原子结构施加压力，形成一层厚度很小的硬化层，从而提高金属表面的硬度和耐磨性。
深冷处理的典型步骤包括：涂装，清洗，预冷却，细化，冷却，稳定，回火和散热等。
首先，将硬质合金涂装以提高处理的均匀性和金属的耐磨性。
清洗处理主要包括去除油脂、尘埃和污垢，以及其他硬化表面外层上的物质。
接着，预冷却过程将硬质合金浸渍在特殊溶液中，以减少冷凝过程中表面气孔的发生。
接下来，细化处理将内部残留应力去除，用于延长金属部件的使用寿命和强化深冷处理的结果。
然后，硬质合金将经过冷却处理，这是深冷处理的重要步骤。
最后，稳定处理、回火和散热都是为了更好地提高硬质合金表面的硬度和耐磨性。
深冷处理是一项重要的工艺，无论是从技术上还是经济上来看，硬质合金表面硬化都可以显著改善硬质合金零件的性能和寿命。
特别是在今天家电、汽车、航空航天等行业对零部件性能的要求越来越高的情况下，深冷处理技术已成为硬质合金零件技术开发的重要手段之一。
深冷处理技术的进步在于它工艺简单、技术成熟、效率高，而且可以降低深冷处理的成本，同时有助于改善表面硬度和耐磨性的要求，确保零部件的质量。
因此，深冷处理技术的开发和改进对金属加工企业来说，是不可或缺的一部分。
刀具经过深冷理之后有哪些优势
刀具经过深冷理之后有哪些优势刀具经过深冷处理后可以获得许多优势。
下面将详细介绍深冷处理对刀具的影响以及带来的优势。
一、提高硬度和耐磨性深冷处理可以使刀具的晶体结构发生变化，从而提高其硬度和耐磨性。
冷却到极低温度会导致金属中的碳元素均匀沉积，并形成更稳定的碳化物。
这些碳化物在晶界和晶内生成，使得刀具表面更加硬度和耐磨。
通过深冷处理，刀具的寿命可显著延长。
二、提高刚性和稳定性深冷处理可以减少残余应力，并改善刀具的刚性和稳定性。
刀具在使用过程中受到热膨胀和热收缩的影响，可能导致变形和应力集中。
通过深冷处理，刀具内部的残余应力可以得到有效地消除，使刀具更加稳定，减少变形和应力集中的风险。
三、提高耐腐蚀性深冷处理可以增加刀具的抗腐蚀能力。
在深冷处理过程中，刀具表面会形成一层致密的氧化物保护层，能有效地防止刀具与环境中的氧、水等导致腐蚀的物质接触。
这种保护层可以提高刀具的耐腐蚀性，延长使用寿命。
四、减少磨损和缺陷深冷处理可以减少刀具的磨损和缺陷。
在切削过程中，刀具表面容易出现磨损、疲劳开裂等问题。
深冷处理可以有效地改善刀具的内部结构和组织状态，减少晶界、孪晶和缺陷的形成。
同时，深冷处理还可以提高刀具的抗冲击性能，减少碎裂和断裂的风险。
五、提高刀具的热稳定性深冷处理可以提高刀具的热稳定性。
在高温环境下，刀具容易出现软化、变形和失效等问题。
深冷处理能够改善刀具的热膨胀系数和热传导性能，使刀具能够承受更高温度的作用，保持良好的切削性能和稳定性。
六、提高刀具的切削性能深冷处理可以提高刀具的切削性能。
经过深冷处理的刀具表面更加光滑和均匀，能够减少与工件的摩擦阻力，降低切削力和热量积聚。
同时，深冷处理还可以改善刀具的切削刃和刃口的锐利度，提高切削质量和效率。
深冷处理工艺
深冷处理工艺及设备一、什么是深冷处理？深冷处理是将金属在-150℃下进行处理，使柔软的残余奥氏体几乎全部转变成高强度的马氏体，并能减少表面疏松，降低表面粗糙度的一个热处理后工序，当这个工序完成后，不仅仅是表面，几乎可以使整个金属的强度增加，耐磨性增加，韧性增加，其他性能指标改善，从而使得模具和刀具翻新数次后仍然具有高的耐磨性和高的强度，寿命成倍增加。
而未进行深冷处理的刀剪产品，翻新后寿命会显著降低。
深冷处理不仅应用于刀剪产品，而且能应用于制作刀剪产品的模具上，同样可以使模具寿命显著提高。
二、深冷处理的机理1、消除残余奥氏体：一般淬火回火后的残余奥氏体在8～20％左右，残余奥氏体会随着时间的推移进一步马氏体化，在马氏体转变过程中，会引起体积的膨胀，从而影响到尺寸精度，并且使晶格内部应力增加，严重影响到金属性能，深冷处理一般能使残余奥氏体降低到2％以下，消除残余奥氏体的影响。
如果有较多的残余奥氏体，强度降低，在周期应力作用下，容易疲劳脱落，造成附近碳化物颗粒悬空，很快与基体脱落，产生剥落坑，形成较大粗糙度的表面。
2、填补内部空隙，使金属表面积即耐磨面增大：深冷处理使得马氏体填补内部空隙，使得金属表面更加密实，使耐磨面积增加，晶格更小，合金成分析出均匀，淬火层深度增加，而且不仅仅是表面，使翻新次数增加，寿命提高。
3、析出碳化物颗粒：深冷处理不仅减少残余马氏体，还可以析出碳化物颗粒，而且可细化马氏体孪晶，由于深冷时马氏体的收缩迫使晶格减少，驱使碳原子的析出，而且由于低温下碳原子扩散困难，因而形成的碳化物尺寸达纳米级，并附着在马氏体孪晶带上，增加硬度和韧性。
深冷处理后金属的磨损形态与未深冷的金属显著不同，说明它们的磨损机理不同。
深冷处理可以使绝大部分残余奥氏体马氏体化，并在马氏体内析出高弥散度的碳化物颗粒，伴随着基体组织的细微化，这种改变无法用传统的金属学，相变理论来解释，也不是以原子扩散形式来进行的，一般 -150℃～－180℃下，原子已经失去了扩散能力，只能以物理学能量观点来解释，其转变机理目前尚未研究清楚。
什么是深冷处理？其作用和适用范围是什么？
什么是深冷处理？其作用和适用范围是什么？
什么是深冷处理？其作用和适用范围是什么？
深冷处理就是钢件淬火冷却到室温后，继续在O℃以下的介质中冷却的热处理工艺，也称为冷处理，是淬火过程的继续。
(1)深冷处理作用
最大限度减少残余奥氏体（微信公众号：hcsteel常温下的不稳定组织，容易引起尺寸变化等），以进一步提高工件淬火后的硬度和防止在使用过程中残余奥氏体的分解而引起的变形，同时强度、硬度和耐磨性都可得到不同程度的提高。
(2)深冷处理注意事项
高合金钢或高合金渗碳钢，因Mf点很低，冷处理需在-120℃以下进行，保温1～2h，冷处理后必须进行回火或时效处理，以获得更稳定的回火马氏体组织，并使残余奥氏体进一步转变和稳定化，同时使淬火应力及深冷应力充分消除。
(3)深冷处理适用范围
较适用于精度要求很高，必须保证其尺寸稳定性的工件，如量具等。
模具热处理是保证模具性能的重要工艺过程，对模具的以下性能有直接的影响。
①具的制造精度组织转变不均匀、不彻底及热处理形成的残余应力过大，造成模具在热处理后的加工、装配和模具使用过程中的变形，从而降低模具的精度，甚至报废。
③具的强度热处理工艺制定不当、操作不规范或设备状态不完好，
造成热处理模具强度（硬度）达不到设计要求。
④模具的工作寿命热处理造成的组织结构不合理、晶粒度超标等，导致主要性能如模具的韧性、冷热疲劳性能、抗磨损性能等下降，影响模具的工作寿命
①模具的制造成本作为模具制造过程的中间环节或最终工序，热
处理造成的开裂、变形超差及性能超差，大多数情况下会使模具报废，即使通过修补仍可继续使用，也会增加工时，延长交货期，提
高模具的制造成本。
铝合金深冷处理工艺
铝合金深冷处理工艺铝合金深冷处理工艺是一种常用于提高铝合金材料性能的热处理方法。
通过在低温下进行处理，可以改变铝合金材料的组织结构和机械性能，提高其硬度和强度，并提高其耐腐蚀性和磨损性能。
本文将介绍铝合金深冷处理的原理、工艺步骤及其在实际生产中的应用。
一、铝合金深冷处理的原理铝合金深冷处理是通过将铝合金材料置于低温环境中，使其凝固过程得以延长，从而在晶体内形成更细小的晶粒。
这样可以有效地提高材料的强度和硬度。
在深冷处理过程中，铝合金材料会经历两个阶段的凝固。
首先，室温下的液体相先凝固，形成初级晶核。
然后，在继续降低温度的过程中，液固相变完成，并使初级晶核进一步增长，形成更细小的晶粒。
最终，铝合金材料在低温下完全凝固，并获得更高的强度和硬度。
二、铝合金深冷处理工艺步骤铝合金深冷处理通常包括以下几个步骤：1.材料准备：首先需要准备好要进行深冷处理的铝合金材料。
常见的铝合金材料包括铝硅合金、铝镁合金和铝钛合金等。
2.预处理：材料需要经过清洗和退火等预处理步骤，以去除表面的油污和氧化物，并保证材料的均匀性。
3.冷却：材料被放置在特定的冷却介质中，如液氮或液氩中，以降低其温度。
冷却速度需要根据材料类型和要求进行控制。
4.深冷处理：经过冷却后，材料需要保持在低温环境中一段时间，以允许晶粒的再生长和晶格的再排列。
时间的长短取决于材料的类型和处理的要求。
5.驰放：处理过程完成后，材料需要从深冷环境中取出，并迅速恢复到室温。
这样可以避免由于温度变化过快而引起的应力和变形。
6.后处理：深冷处理后的材料可能需要进行退火和强化等后处理工艺，以进一步改善其性能。
三、铝合金深冷处理的应用铝合金深冷处理广泛应用于航空航天、汽车、电子和建筑等领域。
其主要应用包括以下几个方面：1.提高硬度和强度：深冷处理可以使铝合金材料的晶粒细小化，从而提高材料的硬度和强度。
这对于某些要求高强度和轻量化的应用场合，如航空航天和汽车制造等领域非常重要。
深冷处理工艺的详细介绍
深冷处理工艺的详细介绍嘿，朋友们！今天咱来唠唠深冷处理工艺。
你可别小瞧了这玩意儿，它就像是给材料施了一场神奇的魔法！咱先说说深冷处理是啥。
简单来讲，就是把东西放到超级冷的环境里冻一冻。
这可不是随便冻冻哦，那温度低得吓人呢！想象一下，大冬天你在外面冻得瑟瑟发抖，而深冷处理可比那冷多啦！那为啥要搞这个深冷处理呢？哎呀，好处可多啦！经过深冷处理的材料，就像是经过了一番特训，变得更结实、更耐用啦！比如说一些工具吧，经过深冷处理后，那质量杠杠的，用起来顺手极了，不容易坏。
这就好比一个人经过艰苦训练，变得更强壮、更厉害啦！而且哦，深冷处理还能改善材料的性能呢。
就像给汽车加了更好的机油，跑得更快更稳。
这可真是个神奇的过程，把普通的材料变得不普通啦！深冷处理的过程也挺有意思的。
把材料小心翼翼地放进去，然后就等着温度慢慢降下来。
这时候啊，就好像材料在里面睡大觉，等睡醒了就变得不一样啦！是不是很有趣？不过，这可不是随随便便就能做好的哦。
得掌握好温度、时间这些关键因素。
温度太低了不行，太高了也不行，时间太长太短都不合适。
这就像做饭一样，火候掌握不好，菜就不好吃啦！咱再说说深冷处理在不同领域的应用吧。
在工业上，那可是大显身手啊！让那些零件啥的质量更好，机器运行更顺畅。
在一些高科技领域，深冷处理也是必不可少的呢，能让产品性能更上一层楼。
你说，这深冷处理工艺是不是很牛？它就像一个隐藏在幕后的高手，默默为我们的生活和工业发展贡献着力量。
反正我觉得啊，深冷处理工艺真的是太神奇、太重要啦！咱可得好好利用它，让它为我们创造更多的价值。
你难道不想试试这神奇的深冷处理工艺吗？。
深冷处理的工艺操作过程
深冷处理的工艺操作过程一、入炉温度1．深冷处理应在工件淬火冷却到室温后，立即进行，以免在室温停留时间过长引起奥氏体热稳定化2．冷处理温度一般-60~-80ºC，钢碳及合金元素含量（质量分数）越高，Mf越低，深冷处理温度越低二、冷却方法1．工件不直接放入保温冷却液（如酒精和干冰混合液）中，而应放入充入空气的低温箱中冷却2．对于形状复杂、尺寸较大的工件应随设备一起由室温降至处理温度以防工件开裂三、保温时间1．马氏体转变主要在连续冷却过程中，单件冷处理达到温度后，转变结束即可出炉2．装炉量多时，为保证工件心部都达到冷处理温度，故应在冷处理温度保温1~3h四、温度回升1．冷处理结束后，工件从冷处理设备中取出，在空气中回升到室温，并及时擦拭工件表面结霜，涂以防锈油2．未到室温不能进行回火，达到室温后应及时回火，以防开裂五、低温回火冷处理后的工件应在160~180ºC温度回火2h深冷处理主要是采用液态氟为冷却剂（-196摄氏度），利用气化潜热的快速冷却方式，将淬火后的模具冷至-120摄氏度以下，并保持一段时间。
深冷处理的效果主要有：残余奥氏体几乎可全部转变成马氏体；材料组织细化并可析出微细碳化物；耐磨性比未深冷处理的模具高2--7倍，比普通冷处理的模具高1--8倍。
为了防止深冷处理时产生开裂，深冷处理前须在100摄氏度热水中进行一次回火，并且深冷处理在50——60摄氏度的热水中快速升温，由于表面膨胀而收到减小应力的效果。
深冷处理可提高耐磨性外，还可作为稳定模具尺寸的一种处理方法简单地说吧，这是为了消除淬火件中的残余奥氏体。
工件在淬火的时候，奥氏体转化成马氏体，体积会膨胀，从而产生压力。
压力的存在会阻止剩余的奥氏体向马氏体转化。
因而会有一部分奥氏体不能转变，从而保存下来。
残余奥氏体的存在不仅会降低工件的强度，而且会在以后的使用中，由于受到外来应力，诱发马氏体相变，从而导致工件尺寸变化。
为了消除残余奥氏体，从理论上讲有两种方法，其一是释放应力，其二是降低温度，即所谓的冷处理。
模具钢深冷处理技术
模具钢深冷处理技术
模具钢深冷处理是指将模具钢经过低温淬火（通常在-80℃~-120℃）和回火等工艺处理后，使其有力学性能达到设定要求的一种技术。
模具钢深冷处理的主要目的是使模具钢材料中的基体原子和析出物的晶体结构达到最佳状态，从而提高其强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
模具钢深冷处理的主要工艺流程如下：首先，采用负温度保温的方法将模具钢材料冷却到指定的低温（通常在-80℃~-120℃），然后保持一段时间，其时间长短取决于材料的厚度以及目标力学性能，最后采用回火的方法将模具钢调节到所需要的尺寸和成形性能。
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第一章 绪论
• • • • • • • 铝及铝合金的基本特性 、分类、应用 铝合金的焊接性 焊后接头软化问题分析及解决措施 深冷处理的概念和作用 国内外深冷处理研究状况 深冷处理对铝合金性能的影响 铝合金深冷处理机理
第二章 实验方法及设备
• 2.1试验材料
本实验所采用的材料为5A06铝合金
2.2实验方法的确定
• 2.3.3焊接试验方法
• 为保证在焊接中结果的一致性，试件焊缝在焊后要经过X射线无损探 伤（RT）检测. • 采用线切割制备焊接接头拉伸试样，焊接接头拉伸试样如图2.1所示
• 2.3.4深冷处理方案
• 将制备好的焊接接头拉伸试样分为四组，第一组为一个未做深冷处理的试板 100，第二、三、四组中的试板分别经过-155℃、-175℃和-190℃深冷处理， 且每一组有三个试样，每个试样又是分别经过4h、8h和10h深冷处理之后得到 的。最后通过试验与未处理试样100及相互之间进行对比，得出相关结论。
将准备好的四组试件，分别放在微机控制电子式万能实验机上进行拉伸 测试。拉断后试样如图3.2所示。
3.1.3拉伸性能测试结果
• 5A06铝合金MIG焊接接头不同深冷处理工艺的拉 伸性能表3.1、3.2、3.3、3.4所示。
3.1.4 结果分析
• 将第一组中未处理的试件与后三组中经过深冷处 理后的试件进行比较：如第一、二、三组中试件 101、201、302的抗拉强度值分别为335.50MPa、 346.36MPa、348.31MPa，而未处理的100试样抗 拉强度值仅为333.35MPa，从而可知深冷处理后的 焊接接头，其抗拉强度差不多提高了5%，说明深 冷处理后，焊接接头的力学性能得到提高；比较 后三组中第一个试件的抗拉强度和延伸率值可以 发现，其值大致增加了4%和11%，从而得出：在 相同的保温时间条件下，深冷处理温度越低，强 化程度越高，显微组织越致密，即力学性能越好 。
25℃
4h
8h
10h
-35℃
-95℃
-155℃
10
40 50 80 90
min
图2.4 （a）-155℃深冷处理工艺曲线
• 同理，继温度达到-155℃时，保温30min；保温后继续降温5min，当 温度达到既定温度-175℃时，3组试样分别保温4、8和10小时后，随 深冷处理箱缓慢升至室温；深冷处理工艺曲线如图（b）。
3.2焊接接头布氏硬度的测试
• 焊接接头经过深冷处理后，显微硬度值远 高于未处理的硬度值，且保温条件相同时 ，深冷温度越大，所测的硬度值越大。这 是因为经过深冷处理后，接头组织变得均 匀细小，同时析出更多的第二相，正是这 些第二相提高了接头的硬度。
3.3金相组织分析
• 在相同深冷处理时间下，随着处理温度的 降低，组织明显细密，第二相分布更加均 匀，弥散，晶粒达到良好细化。晶粒最细 小的是在-190℃深冷处理10小时后的组织。 说明铝合金焊接接头通过深冷处理后也表 现出晶粒细化现象，而且第二相析出的弥 散程度也最高。
2.4深冷处理试验
• 2.4.1试验设备
• 深冷处理试验设备应用的是中国科学院理化技术研究所研制的深冷控 制箱，型号为SLX-30。
• 2.4.2深冷处理工艺曲线
• 将加工好的拉伸试样分别放入深冷处理箱中进行深冷处理，从室温25 ℃， 以 6 ℃/min 的降温速率， 降温10min， 温度达到－35 ℃， 在－35 ℃保温30 min； 保温后继续降温10 min， 温度达到－95 ℃， 在－95 ℃保温30min； 保温后继 续降温10 min， 当温度达到既定温度－155 ℃时，在既定温度下3组试样分别 保温4小时、8小时和10小时后，随深冷处理箱缓慢升至室温；深冷处理工艺 曲线如图（a）
第四章 结 论
• （1）通过深冷处理后的接头，可使焊缝区晶粒变得细小，力学性能 提高，且第二相析出增多，呈弥散分布在铝合金基体中，而这些金属 间化合物的硬度较高,所以接头强度有所增大。 • （2）未深冷处理试件的抗拉强度值和延伸率分别为333.35MPa和 7.04%，而在-155℃深冷处理、保温8h下，其值分别变为350.40MPa和 17.95%，与未深冷处理试件相比较，抗拉强度增大了5%，延伸率变为 原来的两倍多；并随温度降低到-190℃时， 与未处理相比虽抗拉强度 值也增加了5%，但延伸率是原来的三倍多，所以强化程度程度更大。 这样接头强度增大，力学性能提高，增加了试件被拉断时所需的力， 从而有效提高了工件的寿命。 （3）采用不同的深冷处理工艺参数，其强化程度会有所不同。通过 实验可知，在相同的保温条件下，深冷处理温度越低，强化效果越好 。
• 2.3.1试验材料
• 试验用材料为退火状态的5A06的铝合金板材，焊接试板 300mm×100mm×7mm数量为2块。根据母材的化学成分，焊丝选用 了ER5356,焊丝直径为1.6mm，母材与焊丝的化学成分如下表2.1所示 。
2.3.2焊接工艺参数
采用 MIG 焊沿试板长度方向进行对接平焊， 将300 mm×100 mm×7 mm 的退火态 5A06 铝合金试板接口处加工成 60°的 V 形坡口， 钝边为 1．2 mm， 无对接间隙。
25℃
4h
-35℃ -95℃ -155℃ -175℃
8h
10h
ห้องสมุดไป่ตู้
10
40 50 80 90 120 125
min
图2.4 （b）-175℃深冷处理工艺曲线
• 同理，继温度达到-155℃时，保温30min；保温后继续降温5min，当 温度达到既定温度-190℃时，3组试样分别保温4、8和10小时后，随 深冷处理箱缓慢升至室温；深冷处理工艺曲线如图（c）。
25℃ -35℃ -95℃ -155℃ -190℃
4h 8h
10h
min 10 40 50 80 90 120 128
图2.4 （c）-190℃深冷处理工艺曲线
第3章 试验结果及分析
• 3.1拉伸试验
3.1.1拉伸试样的制备
• 用M-295306线切割在焊接件上加工出拉伸试样见图3.1。
3.1.2拉伸曲线图
• •
致 谢
• 感谢高珊老师，在课题的指导、实验的进 行和论文的撰写等方面都给予了我们细心 的安排和讲解，最后诚挚地感谢参加论文 评审和答辩的各位专家、老师，衷心希望 在今后的生活中工作顺利，万事如意！
深冷处理温度对5A06铝合金 MIG焊接接头性能的影响
指导教师：高珊
学生：王宁 班级：成型081408 时间：2012-6-13
课题背景
低于-100℃以下的冷处理称为深冷处理，它是 最新的强韧化处理工艺之一。深冷处理作为改 善材料力学性能，具有很重要的意义。对于焊 接件来说，最薄弱的还是在焊接接头上，因此 如何能提高焊接件焊接接头的性能成为制约结 构整体强度的一个瓶颈。 本文主要以实验的方法，在不同温度下对焊缝 进行深冷处理，对其之后的材料性能进行分析， 以论证深冷处理对MIG焊接接头性能的影响。
• 2.2.1 MIG焊 • MIG焊采用焊丝作电路，在惰性气体（氩气和氦 气）保护下，电弧在焊丝与焊件之间燃烧。 • 2.2.2 MIG焊的应用 • MIG焊适用于焊接低碳钢、低合金钢、耐热钢、 不锈钢、非铁金属及其合金。低熔点或沸点金属 材料如铅、锡、锌等，不宜采用熔化极惰性气体 保护焊 。
2.3焊接试验准备