深冷处理提高YW1硬质合金刀片耐磨损性能地机理
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。
磨削硬质合金刀具时钴浸出机理的研究
磨削硬质合金刀具时钴浸出机理的研究
1 硬质合金刀具的磨削
硬质合金刀具是一种用于加工金属的重要工具，它们的耐磨性高，坚硬度高，对表面质量具有较大要求。
然而，由于它们被高温加工耗损，易受削不均或针孔蚀等原因，需要进行维护和磨削。
2 钴浸出机理
钴浸出是一种磨削硬质合金刀具的重要方法，其基本原理是在高
温的情况下，硬质合金刀具被浸入钴液，使钴分子结合到断面表面，
在铁基层形成一定厚度的金属复合层，从而提高刀具的硬度和耐磨性。
3 钴浸出的过程
钴浸出过程主要包括：现场准备，高温预处理，进入钴液，浸泡
时间，保温固化和冷却出钴液。
在这些步骤中，高温预处理和浸泡时
间对提高硬质合金刀具硬度和耐磨性有决定性的作用。
4 研究重要性
研究钴浸出对硬质合金刀具的影响，不仅可以有效提高刀具的性能，而且还可以使用户节省资源，更有效地改善加工质量。
此外，研
究还可以帮助我们更好地了解硬质合金刀具磨削过程，并有效提高加
工效率。
因此，研究硬质合金刀具磨削时钴浸出机理有着重要的意义。
总之，硬质合金刀具磨削时钴浸出机理的研究具有重要意义，可以有效提高刀具的硬度和耐磨性以及加工质量，从而降低加工成本和提高加工效率，使用户能够更好地利用硬质合金刀具加工的图案。
不锈钢深冷处理去应力原理
不锈钢深冷处理去应力原理
一、温度变化引起内应力释放
深冷处理是通过降低不锈钢材料的温度，使其进入到一个新的温度环境中，从而引起材料内部应力的释放。
在深冷处理过程中，不锈钢材料的温度会迅速降低，导致材料内部的热应力得到释放。
这种热应力的释放可以有效地消除材料内部的残余应力，提高材料的整体性能。
二、金属结构重新排列
深冷处理还可以促使不锈钢材料内部的金属结构发生重新排列。
在低温环境下，材料内部的原子排列会发生变化，形成更加有序的晶体结构。
这种结构的变化可以有效地提高材料的硬度和耐磨性，同时也可以提高材料的抗腐蚀性能。
三、相变应力消除
不锈钢材料在深冷处理过程中，会发生相变现象。
相变是指材料在低温环境下，其内部结构发生变化，形成新的相。
这种相变可以有效地消除材料内部的相变应力，提高材料的整体性能。
四、界面应力调整
深冷处理还可以对不锈钢材料界面应力进行调整。
界面应力是指材料表面与内部之间的应力差异。
在深冷处理过程中，可以通过调整界面应力来改善材料的性能。
例如，通过调整界面应力可以提高材料的抗腐蚀性能和耐磨损性能。
总之，不锈钢深冷处理去应力原理主要包括温度变化引起内应力
释放、金属结构重新排列、相变应力消除和界面应力调整等方面。
这些原理的应用可以有效地提高不锈钢材料的整体性能，使其在各种恶劣环境下能够保持优异的性能表现。
低温处理的作用原理
低温处理的作用原理
低温处理是一种常见的物理处理方法，它的作用原理是通过降低物体的温度来改变其物理和化学性质。
低温处理可以应用于多种材料和物质，包括金属、塑料、食品、药品等。
在金属加工中，低温处理可以改善金属的硬度、强度和韧性。
这是因为低温处理可以使金属中的晶粒细化，从而提高其强度和韧性。
此外，低温处理还可以减少金属的变形和裂纹，提高其表面质量和耐腐蚀性。
在塑料加工中，低温处理可以改善塑料的强度、韧性和耐热性。
这是因为低温处理可以使塑料中的分子结构更加有序，从而提高其物理和化学性质。
此外，低温处理还可以减少塑料的收缩和变形，提高其加工精度和表面质量。
在食品加工中，低温处理可以延长食品的保质期和口感。
这是因为低温处理可以抑制食品中的微生物生长和酶活性，从而减缓食品的腐败和变质。
此外，低温处理还可以保持食品的营养成分和口感，提高其品质和市场竞争力。
在药品加工中，低温处理可以保持药品的活性和稳定性。
这是因为低温处理可以减缓药品中的化学反应和分解，从而保持其活性和稳定性。
此外，低温处理还可以减少药品的毒性和副作用，提高其安全性和疗效。
低温处理是一种重要的物理处理方法，它可以改善材料和物质的物理和化学性质，提高其品质和市场竞争力。
随着科技的不断发展，低温处理将在更多的领域得到应用和发展。
深冷处理技术在金属材料中的应用
收稿日期:2006-11-15作者简介:邱庆忠(1977-),男,江西赣州人,硕士研究生.第1卷 第2期材料研究与应用V o1 1,N o 22007年6月M A T ERIA L S RESEA RCH A ND AP PL ICAT IONJun 2007文章编号:1673-9981(2007)02-0150-04深冷处理技术在金属材料中的应用邱 庆 忠(华南理工大学机械工程学院,广东广州 501640)摘 要:介绍了金属材料深冷处理技术的发展历史,阐述了国内外深冷处理工艺对工件性能影响的研究及金属材料的深冷处理机理.关键词:深冷处理;残余奥氏体;马氏体中图分类号:T G 249 1 文献标识码:A深冷处理是常规冷处理的延伸,是以液氮为制冷剂在低于-130 的温度对材料进行处理的方法.该法能改变材料的力学性能,可在不降低材料强度及硬度的情况下,显著提高材料的韧性,使其具有广阔的应用前景.1 深冷处理技术的发展与应用深冷处理由苏联科学家于1939年提出.20世纪60年代后期,美国学者发现深冷处理工艺在工具材料及其它工业领域中具有重大的应用价值[1-2].1965年美国Lousiana 技术大学的F.Bar ron 教授研究发现:经深冷处理的模具钢与未经深冷处理的模具钢相比,虽然硬度增加有限,但其磨粒磨损抗力却显著提高,耐磨性比原来提高2 0~6 6倍,且经-190 深冷处理的工件的耐磨性是经-84 冷处理的2 6倍.深冷处理对工具钢的耐磨性有明显提高,而其他钢种变化不大[3].前苏联也较早采用深冷处理来提高高速钢刀具的使用寿命,并进行了大量试验研究[4-5].进入20世纪80年代,各国对深冷技术的研究更加深入.美国的3X Instrum ents &To lling,Material Improvement 及Am ecry 等专业化深冷处理公司对材料进行深冷处理的研究表明,深冷处理可将刀具、磨具、齿轮、轴承、特殊弹簧、硬质合金、高速钢、钴基合金的使用寿命提高5~10倍[6].日本近藤正男研究了深冷处理和马氏体相变的关系;大川雄史研究了深冷处理对SKD 模具钢的使用寿命及SKD11钢耐磨性的影响;山中正喜研究了深冷处理对工具钢(SK3,SKD11,SKS11和SKD51)的耐磨性的影响[7].深冷处理技术在20世纪80年代末传入我国,首先应用于工具钢及模具钢.近年来,深冷处理技术的应用范围逐步从黑色金属扩大到有色金属(铝合金,铜合金)及复合材料等方面.2 深冷处理工艺2 1 深冷方式和深冷速度深冷处理方式可分为液体法和气体法两种.液体法是将工件直接放入液氮中,处理温度为-150 ,该法的缺点是热冲击性大,有时甚至造成工件开裂[8-9].气体法是通过液氮的气化潜热和低温氮气吸热来致冷,处理温度达-196 ,处理效果较好.目前,对深冷速度主要有两种观点:一种认为深冷的升降速度不能太快,即不赞成将工件直接浸入液氮中,因为激冷将导致工件内部的应力增大,易造成工件的变形或开裂.如日本的 深冷急热法 ,工件淬火后不马上进行冷处理,而是先水浴,再放入处理槽中在-80 或-180 下进行冷处理,保温一段时间后立即放入60 热水浴中,使试样快速回温以减少内应力,然后选用不同温度回火1h[10].另一种则认为应快速冷却或升温,这样会使奥氏体更易转变为马氏体,且直浸冷却速率比油淬慢,不易引起材料的变形或开裂.如前苏联的 冲击法 ,被处理的工件直接快速地放入液氮中,深冷到所需的温度后保温5~30min,然后取出放在室温下,待其回复到室温后,再在200~500 的油中回火1h.该方法明显地提高了高速钢刀具的使用寿命.2 2 回火工艺和深冷工艺顺序按回火工艺的顺序,深冷处理可分为回火后深冷与回火前深冷.研究表明:回火前深冷能较大地提高工件的切削性,回火后深冷能大幅度提高工件的力学性能.对于受冲击载荷较大、易弯曲的模具,应采用回火后深冷.而对于要求硬度高、动载荷较大的模具,则选用回火前深冷[11-12].回火后深冷能使硬度较低的奥氏体转变为较硬的、更稳定的、耐磨性和抗热性更高的马氏体.对于20号钢而言,采用回火后深冷对其硬度、强度提高不明显,因为中低碳钢淬火后残余奥氏体的数量较少,回火后会形成残余奥氏体稳定体.对于T8钢、3Cr2W8V钢和9SiCr钢,采用回火后深冷能显著提高强度,但冲击韧性下降;采用回火前深冷,T8钢的硬度、韧性不变而抗弯强度提高, 3Cr2W8V钢的硬度、强度、韧性均提高,9SiCr钢的硬度提高不明显,但冲击韧性提高近两倍.2 3 深冷处理的时间和次数深冷处理时间的长短,主要应考虑被处理零件的导热性、体积、冷透所需的时间及残余奥氏体的转化稳定情况等因素,不必考虑奥氏体向马氏体的转变速度.很多学者认为,深冷处理时间长的要比短的效果好,因为长时间深冷可以使钢中的残余奥氏体充分地转变及更有利于碳化物粒子的形成,转变完成后,材料的硬度不会再有明显地变化.工件尺寸越小,完成转变所需的时间越短.关于深冷的次数,一般认为经二次深冷处理效果最佳[13],如前苏联采用的 热循环稳定处理法 .因为经二次深冷可以最大限度地改善材料的力学性能,重复第一次的变化,即细小碳化物的析出,马氏体针(片)的细化以及残余奥氏体向马氏体的转变,经二次深冷后,材料的组织将不再发生变化.材料不同深冷温度也不同,材料硬度的增加也不一样,但有一点可以肯定,深冷处理不会降低材料的原有硬度.2 4 硬度和尺寸的影响材料经深冷处理后硬度有一定的增加,主要是因为深冷处理会使一部分残余奥氏体转变为针状马氏体.硬度的提高取决于深冷处理前残余奥氏体的数量.由于马氏体与奥氏体的比容不同,若深冷处理前的残余奥氏体数量过多,在随后的深冷处理过程中将有大量的残余奥氏体向马氏体转变,从而使工件的尺寸变大,如直径10mm工件的涨量为2 m.因此,可通过深冷处理前的淬火温度来控制深冷处理前的残余奥氏体量.GCr15钢经常规热处理后,基体中存在一定量的残余奥氏体,这种残余奥氏体在零件存放和使用过程中,将部分转变为比容较大的马氏体,从而使零件的尺寸有所增大.这种尺寸的增大极有可能造成精密装配件 卡死 ,一旦发生这种事故,将造成难以预计的损失.对于精密装配件材料,应用深冷处理工艺不但可以提高材料的硬度和耐磨性,而且有利于提高零件尺寸的稳定性,如通过低温深冷处理,提高柴油机运行的可靠性[14].深冷处理能提高工件的冲击韧性,但不同的深冷处理工艺对工件冲击韧性的提高程度不同.一般工件经过不同时间的深冷处理后,冲击韧性会有不同程度地提高,当深冷时间达到一定时,冲击韧性不再有明显地提高.林晓娉等人[13-18]认为,采用多次短时间的深冷处理会较大程度地提高高速钢的冲击韧性.3 深冷处理机理关于有色金属及其它材料的深冷机理研究得较少,而黑色金属(钢铁)的深冷机理研究得较为深入,特别是对现有的机工模具钢的深冷机理,国内外的研究已较为广泛和深入.3 1 碳化物析出从马氏体中析出超细碳化物,从而产生弥散强化.马氏体经-196 深冷处理后体积收缩,Fe的晶格常数有缩小的趋势,从而增强了碳原子析出的驱动力.在低温下碳化物扩散更为困难,扩散距离更短,于是在马氏体的基体上析出了大量的弥散的超151第1卷 第1期 邱庆忠:深冷处理技术在金属材料中的应用微细碳化物.经过深冷处理的工件与没经过深冷处理的工件相比,碳化物体积分数增加了近一倍,大量碳化物的析出,提高了合金的硬度和韧性[19-22].3 2 残余奥氏体的改变低温下残余奥氏体发生分解转变为马氏体,提高了工件的硬度和强度.有学者认为深冷能完全消除残余奥氏体,也有学者认为深冷只能降低残余奥氏体的数量,不能完全消除残余的奥氏体[23].深冷处理还改变了残余奥氏体的形状、分布和亚结构,有利于提高钢的强韧性[24].对合金工具钢和结构钢来说,硬度主要取决于内部残余奥氏体的量.在深冷处理过程中,残余奥氏体的量受两个因素制约:一是深冷处理前材料中奥氏体的量;二是材料的马氏体开始转变点M s和马氏体转变结束点M f.而马氏体开始转变点M s主要取决于钢的化学成分,其中又以碳含量的影响最为显著.一般在易磨损场合使用的热处理钢的常见组织是马氏体、碳化物及残余奥氏体.材料中残余奥氏体的存在,除了降低硬度以外,在使用或保存过程中残余奥氏体还会发生转变,使材料在磨削过程中可能出现裂缝.从这个角度来看,残余奥氏体的存在会损害材料的耐磨性.但是经深冷处理之后的残余奥氏体是相当稳定的组织,此时残余奥氏体处于等轴压力状态,而等轴压力不会引起塑性变形,这部分残余奥氏体很少再发生转变,它在磨损过程中以韧性相出现,起到缓和应力,防止接触疲劳扩展的作用,所以不能简单地说残余奥氏体对材料的耐磨性有益或有害.3 3 组织细化深冷处理能够使马氏体析出弥散碳化物,使组织晶粒细化,从而使工件的强度和韧性得到很大的提高.晶粒细化是指原来粗大的马氏体板条发生了碎化,从马氏体的基体上析出了大量的弥散的超微细碳化物.晶粒细化的效果与深冷处理过程中能否使试样有更大的体积收缩,造成更大的内应力,引进更多的缺陷及内能的增大有关.有学者认为,晶粒细化的原因是由于马氏体点阵常数发生了变化;也有学者认为,马氏体分解析出微细碳化物时造成了组织细化[25-26].3 4 残余应力与原子动能深冷过程中容易在工件缺陷(微孔)、内应力集中的部位及空位表面产生残余应力,这种应力可以减轻缺陷对材料局部强度的损害,最终表现为磨料磨损抗力的提高.由于原子间既存在使原子紧靠在一起的结合力,又存在使之分开的动能.深冷处理转移了部分原子间的动能,从而使原子之间的结合更紧密,提高了材料的强度和韧性.此外,深冷处理还能减弱合金结构钢的高温回火脆性,提高不锈钢的耐蚀性等[27].4 结 语深冷处理是提高材料强度和韧性的一种处理工艺,已得到广泛应用.但在工艺的稳定性和对某些材料的作用机理方面的研究还不够深入,阻碍了深冷处理在工业上的大规模应用.随着金属深冷处理技术研究的不断深入,对其机理的研究也会更加全面,这将推动深冷技术在我国材料、机械等行业中的广泛应用.参考文献:[1]DO N AL D R D T he promise o f cry ogenic pro cessing[J] M achine Design,1981,53(2):73-76.[2]T H OM AS P S Deep cry og enics[J] H eat T r eat ing,1986(2):35-38.[3]BO RRO N R F Cr yog enics[J] H eat T reating,1974(6):12.[4]陈凯旋 深冷处理[J] 国外金属加工,1989(4):18.[5]CO L LIN S D N Deep cryo genic treatment o f t ool steels[J] Heat T reatment of M etals,1996(1):40.[6]黄世民 冷处理及其在工业上的应用[J] 材料工程,1992(1):47-51.[7]戴涛,范蜀晋 低温技术的进展(一)[J] 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eatment;residual austenite;m ar tensite153第1卷 第1期 邱庆忠:深冷处理技术在金属材料中的应用。
硬质合金深冷回火一体炉工艺
硬质合金深冷回火一体炉工艺
硬质合金深冷回火一体炉工艺是一种新型的热处理工艺，它可以有效地改善金属材料的性能，使其具有更高的强度、抗拉强度和耐磨性。
硬质合金深冷回火一体炉工艺的优势在于可以在短时间内实现深冷回火，从而提高金属材料的性能。
硬质合金深冷回火一体炉工艺的基本原理是，将金属材料放入一体炉中，在高温下进行深冷回火，使金属材料的结构发生变化，从而改善金属材料的性能。
在深冷回火过程中，金属材料的结构会发生变化，使其具有更高的强度、抗拉强度和耐磨性。
硬质合金深冷回火一体炉工艺的优势在于可以在短时间内实现深冷回火，从而提高金属材料的性能。
此外，该工艺还可以有效地改善金属材料的结构，使其具有更高的强度、抗拉强度和耐磨性。
硬质合金深冷回火一体炉工艺的应用非常广泛，它可以用于制造各种金属零件，如汽车零件、航空航天零件、机械零件等。
此外，该工艺还可以用于制造各种硬质合金零件，如刀具、钻头、铣刀等。
硬质合金深冷回火一体炉工艺是一种新型的热处理工艺，它可以有效地改善金属材料的性能，使其具有更高的强度、抗拉强度和耐磨性，并且可以在短时间内实现深冷回火，从而提高金属材料的性能。
因此，硬质合金深冷回火一体炉工艺在金属材料加工领域具有重要的意义，可以为制造各种金属零件和硬质合金零件提供有效的技术支持。
《深冷处理对Ti-6A1-4V钛合金摩擦磨损行为及机理的影响》
《深冷处理对Ti-6A1-4V钛合金摩擦磨损行为及机理的影响》深冷处理对Ti-6Al-4V钛合金摩擦磨损行为及机理的影响一、引言钛合金以其卓越的力学性能、优异的耐腐蚀性及良好的生物相容性等优点，在航空、航天、生物医疗及许多工程领域有着广泛的应用。
其中，Ti-6Al-4V（也称为TC4）是最常用的钛合金之一。
然而，钛合金的耐磨性能在某些情况下可能并不理想，需要进一步提高其耐磨性能。
近年来，深冷处理作为一种有效的表面强化技术，在提高金属材料的摩擦磨损性能方面引起了广泛的关注。
本文将重点探讨深冷处理对Ti-6Al-4V钛合金的摩擦磨损行为及机理的影响。
二、Ti-6Al-4V钛合金与深冷处理概述Ti-6Al-4V钛合金主要由钛、铝和钒组成，具有良好的机械性能和高温稳定性。
然而，该合金的摩擦磨损性能仍然是一个重要的技术挑战。
深冷处理，也称为超低温度热处理，主要原理是通过在超低温度（通常低于-150℃）下处理金属材料来增强材料的力学和摩擦性能。
通过调整和优化深冷处理的参数，如温度和时间，可以显著提高材料的硬度和耐磨性。
三、深冷处理对Ti-6Al-4V钛合金摩擦磨损行为的影响1. 实验方法本实验中，我们采用了深冷处理对Ti-6Al-4V钛合金进行处理，然后使用专门的摩擦磨损试验机来评估其摩擦磨损性能。
同时，我们通过光学显微镜和扫描电子显微镜来观察和处理后的样品表面形态，并使用X射线衍射技术来分析处理后的相组成。
2. 实验结果经过深冷处理的Ti-6Al-4V钛合金显示出明显的耐磨性增强。
实验结果表明，经过适当的深冷处理后，合金的摩擦系数明显降低，耐磨性得到显著提高。
同时，经过深冷处理的合金表面在摩擦磨损过程中表现出了更强的稳定性。
3. 影响机理深冷处理提高了Ti-6Al-4V钛合金的硬度，这主要是由于在低温下，合金的晶格结构发生了变化，形成了更紧密的晶体结构。
此外，深冷处理还可能促进了表面硬化层的形成，这有助于提高材料的耐磨性。
低温深冷的作用
低温深冷的作用主要有以下几点：
1.提高工件的强度和硬度：通过低温深冷处理，金属材料的内部
结构会发生变化，晶粒细化，位错密度增加，从而使其强度和
硬度得到提高。
2.改善工件的韧性：低温深冷处理能使金属材料的韧性得到改善。
在深冷状态下，金属材料的内部结构发生变化，位错密度减少，
晶粒细化，从而提高了材料的韧性。
3.提高工件的疲劳强度：深冷处理能够使金属材料的内部结构发
生变化，减少位错密度，从而提高了材料的疲劳强度。
4.延长工件的使用寿命：通过深冷处理，金属材料的耐腐蚀性能
和抗氧化性能得到提高，从而延长了工件的使用寿命。
5.改善工件的物理性能：深冷处理能够改变金属材料的物理性能，
如导热性、导电性、磁性等。
6.促进化学反应：深冷处理能够改变化学反应的速率和反应条件，
从而促进某些化学反应的进行。
7.在工业制造中，深冷处理也被用于提高产品质量和性能，如提
高金属材料的加工精度、改善塑料制品的外观和质量等。
8.在医学领域，深冷处理也被用于治疗一些疾病，如关节炎、腰
椎间盘突出等。
冷刀技术的原理和应用
冷刀技术的原理和应用1. 冷刀技术的概述冷刀技术是一种在材料切割和加工过程中，通过使用高速冷却剂来降低刀具温度的技术。
通过控制刀具温度，冷刀技术可以提高切削工具的硬度和耐磨性，同时降低材料切割过程中的热变形和刀具磨损，从而提高切割质量和生产效率。
2. 冷刀技术的原理冷刀技术的原理是通过将冷却剂喷射到切削刃面和切削区域，降低刀具和工件的温度。
冷却剂可以迅速吸收热量并蒸发，以达到降低温度的目的。
冷刀技术一般使用高速冷却剂进行冷却，如液氮、液氧、液体氩气等，这些冷却剂的沸点很低，可以迅速从工件表面蒸发。
3. 冷刀技术的应用3.1 金属切割加工冷刀技术在金属切割加工中有广泛应用。
通过冷却刀具，可以降低金属切削过程中的摩擦热量，从而减少切削应力和刀具磨损，提高切割质量和刀具寿命。
冷刀技术尤其适用于高硬度、高温合金等难加工材料的切削加工。
3.2 塑料加工冷刀技术在塑料加工中也具有重要应用。
塑料在切割过程中容易产生热变形和熔融，影响加工精度和质量。
通过使用冷刀技术，可以降低切削温度并减少热变形，从而提高塑料加工的精度和质量。
3.3 玻璃切割冷刀技术在玻璃切割中也起到关键作用。
玻璃是一种易碎的材料，切割过程中容易产生裂纹和破损。
通过使用冷刀技术，可以降低刀具和玻璃的温度，减少切削应力和热变形，提高玻璃切割的质量和产量。
3.4 其他领域应用除了金属、塑料和玻璃加工以外，冷刀技术还在其他领域有广泛的应用。
例如，在纺织品切割、橡胶加工、纸张加工等行业中，冷刀技术都可以降低切削温度，提高加工质量和生产效率。
4. 冷刀技术的优势冷刀技术相比传统切削加工具有以下几个优势： - 提高切削质量：通过降低切削温度，可以减少热变形和切削残留应力，提高切削质量。
- 增加切削寿命：冷刀技术可以降低切削温度，减少刀具磨损和切割应力，从而延长切削寿命。
- 提高生产效率：冷刀技术可以快速冷却刀具，减少切削停机时间，提高生产效率。
- 降低能耗成本：冷刀技术可以减少切削温度，降低能耗成本。
深冷处理原理及其在工业上的应用
深冷处理原理及其在工业上的应用班级: 热能12-2姓名：黄靖学号: 120123206067深冷处理，又称超低温处理（SSZ），是指在以液氮为制冷剂、-l30C以下对材料进行处理的方法而达到给材料改性的目的。
它是常规冷处理（CSZ）的一种延伸，其英文名称为Cryogenictreatment，是一种从上世纪中期开始广泛应用于工业生产的一种新工艺［l］。
现有研究表明，深冷处理不仅可以显著提高黑色金属、有色金属、金属合金、碳化物、塑料（包括尼龙，泰弗龙）、硅酸盐等材料的力学性能和使用寿命，稳定尺寸，改善均匀性，减小变形，而且操作简便、不破坏工件、无污染、成本低。
具有可观的经济效益和市场前景.1.1深冷处理工艺简介深冷处理的设备一般用于普通冷处理（0~-l00C）的设备，通常用干冰，氨（或甲醇）和氟里昂压缩机来制冷。
也有用液氧制冷的，如l965年山西机床厂研制的液氧冷处理设备，使用温度为-80~-l00C，最低可以达到-l35C。
至于深冷处理有采用压缩空气来致冷的，如杭州制氧机研究所的大型轧辊深冷设备最低使用温度为-l30C和航空航天部青云仪器厂的空气涡轮深冷机等最低使用温度为-l60C。
最常用的深冷设备都采用液氮致冷，它既经济又方便，一般用液氮深冷罐来存储液氮。
国内外众多学者和厂家研制了多种气体制冷的液氮深冷设备，其中天津市热处理研究所于l989年研制的液氮汽化型深冷箱，温度调节范围为常温至-l80C，液氮消耗量为每千克工件0.7kg液氮。
华中理工大学于93年研制的嵌套式深冷设备采用了双重致冷方式，即外层箱机械致冷至-l8~-24C，内层箱采用液氮制冷至-l50C，温度偏差为3C以内。
中科院低温技术实验中心于96年研制的深井式冷处理装置，最低工作温度为-l00C，温度偏差为2C以内，升、降温速率为5~40C/1，不仅可调节还可以自动控制。
此外国内也有一些从国外引进的深冷处理设备，如宝钢双频淬火车间引进的轧辊深冷装置，采用液氮制冷，最低温度可达-l80C以下。
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深冷处理提高YW1硬质合金刀片耐磨损性能的机理
深冷处理工艺作为提高工模具寿命的一种有效手段，已在国内外得到广泛
应用。试验表明，YW1硬质合金车刀片经深冷处理后，其耐磨损性能显
著提高。本文对深冷处理提高刀片耐磨损性能的内在机理进行了试验分析
和理论探讨。
1 YW1刀片耐磨损性能试验
采用某厂同一批次生产的YW1硬质合金三角形可转位车刀片进行切削试
验。其中部分刀片在深冷处理设备中以70 ℃/h的速度降温至-184℃ ，
保温18小时后，再以70 ℃/h的速度升至室温；另一部分刀片则未经深
冷处理。在相同的切削条件下(切削速度vc=110m/min，切削深度
ap=0.5mm，进给量f=0.1mm/r)，分别用经过深冷处理和未经深冷处理
的两种刀片在C6132车床上切削45钢，并通过测量后刀面平均磨损值
VB，比较两种刀片的耐磨损性能。根据试验结果绘出的两种刀片的磨损
曲线如图1 所示。
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由图1可知，经
过深冷处理的
刀片较未经深冷处理的刀片耐磨损性能显著提高。
2 YW1刀片的硬度分析
硬质合金刀片的耐磨损性能与其硬度值密切相关。为此，分别测量了经过
深冷处理和未经深冷处理两种刀片的显微硬度(HV)和洛氏硬度(HRA)，测
量结果见表1。
表1 深冷与未深冷YW1刀片硬度值
刀片类型 显微硬度(HV) 洛氏硬度(HRA)
未经深冷处理 1764.0 90
经过深冷处理 2263.7 92
由表1可知，经过深冷处理刀片的硬度值较未经深冷处理刀片有一定程度
提高，这表明两种刀片的微观组织结构存在一定差异。
3 YW1刀片的微观组织结构分析
YW1硬质合金的主要成分为WC(84%)、粘结相Co(6%)及少量的TiC和
TaC，其主要性能取决于WC和粘结相Co的特性(见表2)。
图1 经过深冷处理和未经深冷处理的YW1刀片磨损曲线
表2 YW1主要成分特性
特性 WC Co
晶格类型
—六方形 —面心立—密排六
方
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用X射线衍射仪对
WC和粘结相Co
的晶格常数进行测
量，测量结果见表
3 。
由表3可知，在经
过深冷处理和未经
深冷处理的刀片
中，WC晶格常数
的差异并不明显。
由此可知，深冷处
理可改善YW1刀
片耐磨损性能的主
要原因并不是由于
深冷处理对WC的微观结构有所改变。
X射线分析结果表明，经过深冷处理的YW1刀片中只发现有密排六方
Co(-Co)在(1 0 2)晶向的衍射峰值1.476 ；而在未经深冷处理的YW1
刀片中既有密排六方Co(-Co)在(1 0 2)晶向的衍射峰值1.48，也有面
心立方Co(-Co在(2 2 2)晶向的衍射峰值1.0233，这表明经过深冷处
理后，YW1中的金属Co发生了马氏体转变且转化较为完全。
硬质合金性能受粘结相影响较大。金属Co在417℃时发生同素异性结构
转变，高温时以面心立方结构(-Co)的形式存在，低温时以密排六方结
方 —面心立
方
晶格常数(Å) —六方形 —面心立方 a=2.9063 c=2.8368 a=2.248 a=2.5075
c=4.0698
a=3.5442
线性热膨胀系数(×10-6/K) 4.4 14.2
298K比电阻(U·cm) 25 5.8
表3 YW1中WC和粘结相Co的晶格常数
YW1刀片 经过深冷处理 未经深冷处理
晶格
常数
Co Hex(六方) Cubic(立方)+ Hex(六方)
WC
a 2.9080 2.9087
c 2.8394 2.8370
TiC 4.3301 4.3294
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构(-Co)的形式存在，→多型性转变是一种马氏体型转变，马氏体
可在液氮温度下形成。在室温条件下，Co也会发生马氏体转变，粘结相
与WC界面上有相应量的-Co向-Co转变而马氏体化，但室温条件
下的这种转变是不完全的。
密排六方金属通常具有较低的摩擦系数。低摩擦系数有利于减小刀具在切
削过程中的摩擦力，从而可降低切削温度，减小刀具在切削过程中的磨料
磨损和扩散磨损，提高刀具耐磨损性能。在YW1成分中，-Co的摩擦
系数很低(约为0.36) ，因此-Co相变为-Co后可使YW1的耐磨损性
能提高。此外，密排六方金属具有比体心和面心金属更低的粘着磨损特性，
-Co相变为-Co后，将减小切削过程中的粘着磨损。
因此，深冷处理工艺能够提高硬质合金耐磨损性能的关键原因在于其能够
促进-Co向-Co的马氏体型转变，并使这种转变完全化。
有资料认为：Co的热膨胀系数比WC大两倍，而粘结相是硬质合金的主
要破坏相，存在于Co相中的较大热应力是影响硬质合金性能的不利因素。
深冷处理能使WC—Co系硬质合金获得较理想的表面残余压应力，从而
提高硬质合金的耐磨损性能。为了验证上述论点的正确性，作者测量了经
过深冷处理和未经深冷处理的YW1的表面残余应力值，测量结果见表
4 。
由表4可见，经
过深冷处理的
YW1表面压应
力值比未经深冷
表4 深冷与未深冷YW1的表面残余应力值
YW1 经过深冷处理 未经深冷处理
表面残余应力(MPa) 4192.297(压应力) 4858.665(压应力)
相对差值 =13.72%
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处理时还小。而通常压应力值越大，对刀具抗磨损性能越有利。由此可见，
深冷处理提高YW1耐磨损性能的主要原因并不在于改善了其表面残余压
应力值，而是由于促进了-Co→-Co的马氏体相变并使这一过程完全
化。
4 结论
1. 合理的深冷处理工艺可显著提高YW1硬质合金刀片的耐磨损性
能。
2. 经深冷处理后，YW1刀片的显微硬度和洛氏硬度明显提高，表明
深冷处理可使YW1的微观组织结构发生改变。
3. X射线衍射分析结果表明，YW1经深冷处理后发生了较完全的粘
结相Co的→转变，这是一种多型性的马氏体转变，是使YW1
硬质合金刀片耐磨损性能提高的主要原因。