?超深冷熱處理加工是一種將材料置于極低溫度下（通常低于 -130℃，甚至可達(dá) -196℃，利用液氮作為冷卻介質(zhì)）進(jìn)行處理的工藝。這種處理過程不僅包括冷卻，還涉及到后續(xù)的升溫以及與其他熱處理工藝（如回火）的結(jié)合，目的是改變材料的微觀結(jié)構(gòu)，從而優(yōu)化材料的物理和機(jī)械性能。下面，小編講一下關(guān)于超深冷熱處理加工操作中技術(shù)要求：
設(shè)備要求與準(zhǔn)備
超深冷設(shè)備選擇：
根據(jù)處理工件的尺寸、形狀和批量，選擇合適的超深冷設(shè)備。設(shè)備應(yīng)具備精確的溫度控制功能，能夠達(dá)到所需的深冷溫度，一般超深冷處理溫度可低至 -196℃（液氮為冷卻介質(zhì)）。對(duì)于大型工件，可能需要較大的處理空間和足夠的冷卻能力；對(duì)于形狀復(fù)雜的工件，設(shè)備的溫度均勻性和循環(huán)系統(tǒng)要好，以確保整個(gè)工件都能均勻冷卻。
設(shè)備的安全性至關(guān)重要。要有完善的液氮儲(chǔ)存和輸送系統(tǒng)，防止液氮泄漏造成人員凍傷或其他安全事故。例如，液氮罐應(yīng)具有良好的密封性和安全閥，輸送管道應(yīng)采用耐低溫材料，并定期進(jìn)行檢查和維護(hù)。
工件預(yù)處理：
工件在進(jìn)行超深冷處理前，要確保表面清潔，無油污、雜質(zhì)和氧化皮等。因?yàn)檫@些物質(zhì)可能會(huì)影響熱量的傳遞和處理效果。例如，對(duì)于金屬工件，可以采用化學(xué)清洗或機(jī)械打磨的方式進(jìn)行清潔。
對(duì)工件的尺寸和形狀進(jìn)行精確測(cè)量并記錄。由于超深冷處理可能會(huì)引起工件尺寸的微小變化，提前測(cè)量有助于后續(xù)對(duì)比和評(píng)估處理效果。同時(shí)，對(duì)于一些高精度的工件，可能需要在處理前進(jìn)行應(yīng)力消除處理，防止在深冷過程中因應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂紋。
溫度控制與冷卻過程
冷卻速率控制：
冷卻速率是超深冷熱處理的關(guān)鍵參數(shù)之一。不同的材料和工件要求的冷卻速率不同，一般在 -0.5℃/min 至 -5℃/min 之間。對(duì)于一些高合金鋼等對(duì)熱應(yīng)力敏感的材料，冷卻速率要適中，避免過快冷卻導(dǎo)致工件開裂。
通過控制液氮的流量和噴射方式來調(diào)節(jié)冷卻速率。在設(shè)備中，通常有專門的液氮噴射系統(tǒng)，根據(jù)工件的大小和材料特性，合理設(shè)置液氮的噴射量和噴射角度，使工件能夠均勻冷卻。例如，對(duì)于大型圓柱形工件，可以采用環(huán)形噴頭從多個(gè)方向進(jìn)行液氮噴射。
目標(biāo)溫度保持：
工件達(dá)到目標(biāo)溫度后，需要在該溫度下保持一定時(shí)間，以確保組織轉(zhuǎn)變充分進(jìn)行。保持時(shí)間因工件材料、尺寸和具體的處理要求而異，一般在 1 - 48 小時(shí)之間。例如，對(duì)于一些模具鋼，在 -196℃下可能需要保持 2 - 4 小時(shí)，使內(nèi)部的殘余奧氏體充分轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。
在保持階段，要嚴(yán)格監(jiān)控溫度波動(dòng)，設(shè)備的溫度控制精度應(yīng)在 ±2℃以內(nèi)。溫度波動(dòng)過大會(huì)影響組織轉(zhuǎn)變的均勻性和穩(wěn)定性，從而影響處理后的工件性能。
升溫過程及回火處理
升溫速率控制：
超深冷處理后的升溫過程同樣需要精確控制。升溫速率一般比冷卻速率稍快，但也要避免過快升溫導(dǎo)致工件產(chǎn)生新的熱應(yīng)力。通常升溫速率控制在 1℃/min - 10℃/min 之間。
采用適當(dāng)?shù)募訜岱绞竭M(jìn)行升溫，如電阻加熱或熱風(fēng)加熱等。在加熱過程中，要確保工件各部分受熱均勻。對(duì)于形狀復(fù)雜的工件，可以采用分段加熱或增加輔助加熱裝置的方式，減少溫度梯度。
回火處理配合：
超深冷處理后，多數(shù)情況下需要及時(shí)進(jìn)行回火處理?；鼗鹂梢韵罾溥^程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定工件的組織和尺寸。回火溫度和時(shí)間根據(jù)工件材料和性能要求確定，一般回火溫度在 150℃ - 650℃之間，回火時(shí)間在 1 - 4 小時(shí)之間。
回火過程中，要嚴(yán)格按照回火工藝曲線進(jìn)行操作。例如，對(duì)于一些工具鋼，可能需要進(jìn)行多次回火，每次回火后要冷卻到室溫，再進(jìn)行下一次回火，以充分消除內(nèi)應(yīng)力，提高工件的韌性和耐磨性。
質(zhì)量檢測(cè)與控制
外觀檢查：
處理后的工件首先要進(jìn)行外觀檢查，查看是否有裂紋、變形或表面損傷等情況。可以采用肉眼觀察或借助放大鏡、顯微鏡等工具進(jìn)行檢查。對(duì)于高精度工件，還可以使用光學(xué)測(cè)量設(shè)備對(duì)工件的形狀和尺寸精度進(jìn)行檢測(cè)。
性能檢測(cè)：
對(duì)工件的力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)是評(píng)估超深冷熱處理效果的重要環(huán)節(jié)。通過硬度測(cè)試可以了解工件的硬度變化，一般采用洛氏硬度或維氏硬度測(cè)試方法。例如，經(jīng)過超深冷處理和回火后的模具鋼，硬度可能會(huì)提高 HRC2 - 5 度左右。
進(jìn)行韌性測(cè)試，如沖擊韌性試驗(yàn)，檢測(cè)工件在承受沖擊載荷時(shí)的性能變化。對(duì)于一些要求高韌性的工件，如航空航天零部件，超深冷熱處理后沖擊韌性應(yīng)滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，還可以通過金相分析等方法，觀察工件內(nèi)部組織的變化，確保組織轉(zhuǎn)變符合預(yù)期，如殘余奧氏體的含量是否降低到合理范圍等。