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金屬行業應用

金屬行業應用

   

(1)鋼鐵行業應用

金屬深冷是金屬熱處理的一個分支,因條件限制,直至1965年,美國才首次將金屬深冷應用于工業生産,我國約在2000年左右,金屬深冷才逐步進入工業化生産應用,現已進入汽車零部件制造、工模具制造、軋輥冷處理、精密機械部件制造、刀具制造等多個領域。根據《GB/T25743-2010 鋼件深冷處理》的規定,金屬深冷已包括了:工具鋼、彈簧鋼、軸承鋼、不鏽鋼、耐熱鋼、滲碳鋼和碳氮共滲鋼等多個品種,根據現有的研究和應用成果歸納,金屬深冷的作用主要有以下幾點:

1、殘余奧氏體轉變馬氏體。低溫下(即Mf 點以下)殘余奧氏體發生分解,轉變爲馬氏體,提高了工件的硬度和強度。有些學者認爲深冷處理可完全消除殘余奧氏體;也有學者認爲深冷只能降低殘余奧氏體的數量,但不能完全消除;還有人認爲深冷改變了殘余奧氏體的形狀、分布和亞結構,從而提高了鋼的強韌性。從我們的應用分析看,深冷可消除80%以上的殘奧。

2、馬氏體析出超細碳化物。因爲馬氏體經深冷,體積收縮,Fe 的晶格常數有縮小的趨勢,從而加強了碳原子析出的驅動力,但由于低溫的擴散更爲困難,擴散距離更短,于是在馬氏體基體上析出了大量彌散的超微細碳化物,達到彌散強化的效果,從而顯著提高耐磨性能。

3、表面産生殘余壓應力。冷卻過程可能引起缺陷(微孔、內應力集中部位)的塑性流變。複溫過程在空位表面産生殘余壓應力,這種應力可以減輕缺陷對材料局部強度的損害,最終表現爲磨料磨損抗力的提高。

4、組織細化。組織細化使工件的強度和韌性同時得到提高,這主要指原來粗大的板條狀馬氏體發生了碎化,組織變得更均勻、更致密、更細化。

5、穩定尺寸。因殘奧的轉變、材料組織的細化以及材料缺陷的減少,深冷後的工件尺寸在後續使用中更加穩定,對于精密工件而言具有較大的意義。

 

(2)鋁合金行業應用

鋁合金在生産、加工變形過程中産生內部應力,傳統方法爲通過時效加熱處理來降低內部應力,但由于鋁合金本身熔點低,時效溫度的提高,必然降低材料強度。因此鋁合金淬火後時效處理通常在較低溫度(小于200-250℃)下進行,這影響了應力消除效果,一般僅爲10-35%左右。

采用深冷處理法,可有效降低20~90%的殘余應力,而且其最大的優點,可以提高材料的強度、硬度、耐磨性和組織穩定性,對處理工件的形狀、尺寸沒有限制,在切削加工前進行深冷處理還可明顯改善鋁合金加工時易産生的嚴重加工變形傾向,提高材料的組織穩定性,對于一些精密鋁合金部件來說,具有很大的應用價值。

 

(3)銅合金行業應用

國內已有少部分學者開始研究銅合金的冷處理,從已有的研究情況看,大家普遍都認爲在低溫的條件下,銅合金發生了類似于鋼鐵材料的殘余奧氏體向馬氏體的相轉變以及細化晶粒,從而提高了銅合金的強度和硬度,但是對于深冷處理使銅合金的微觀組織發生變化,從而改善銅合金性能的物理機制的研究,還缺乏足夠的實驗和理論依據來闡述。

銅合金作爲制造業中不可缺少的應用材料,對其進行深冷處理研究具有重大意義。目前,有關銅合金的深冷處理轉變機制還沒有一個明確的定論,但其原理和作用已經逐漸被人們所認識,爲以後的深入研究奠定了基礎。隨著銅合金深冷處理技術研究的不斷深入,對它的轉變機制和工藝措施研究變得更加系統,這必然推廣銅合金的應用範圍。

 

 (4)其他金屬行業

以往由于條件的限制,我國對金屬深冷領域的研究太少,美日德等國對金屬深冷的研究領先我國,不僅在研究成果上,更體現在技術人員對深冷的認知程度上。如美國卡彭特(carpenter)技術公司研制的Custom465 475等材料,材料設計上就考慮了通過-80℃來進行充分相變,然後進行時效強化處理,抗拉和屈服強度可達1800Mpa以上,同時具有良好的斷裂韌性,是目前PH不鏽鋼中擁有強度、韌性最佳結合的鋼種,用于美國聯合攻擊機的拉杆, 襟翼軌道, 縫翼軌道, 傳動裝置, 發動機防振墊和起落架等部件,而我國目前還尚無類似牌號。

相對于加熱,深冷還是一個新興的領域,科威嘉尼是國內較早從事液氮深冷設備開發的企業,具有豐富的研發和實踐經驗,有多個成熟産品,願與各方用戶合作,共同推進金屬深冷的推廣使用。