深冷處理過程中,被處理材料置于特定的、可控的低溫環境中,材料的微觀組織結構發生變化,從而提高或改善材料性能。關于深冷處理的機理問題,現在還處于一 個 研究初期階段, 對材料內部變化機理的認識還不夠完善。相對來說有關黑色金屬(鋼鐵)的深冷機理已經研究得較為深入、透徹,各國研究者已達成一些共識。
對于黑色金屬來說，其深冷處理的機理主要由以下幾點:
①殘余奧氏體轉變成馬氏體提高了材料的硬度和強度,同時改善了材料的尺寸穩定性。
②從馬氏體基體中析出超細碳化物顆粒,提高了材料的耐磨性,從而提高使用壽命
③馬氏體板條碎化,使組織得到細化,從而引|起工件的強韌化。
④降低材料內部的殘余應力,從而提高材料的尺寸穩定性。
在深冷加工過程中,金屬中大量殘余奧體轉變為馬氏體,特別是過飽和的亞穩定馬氏體在從-196*C至室溫的過程中會降低過飽和度，析出彌散、尺時僅為20 ~ 60A并與基體保持共格關系的超微細碳化物,可以使馬氏體晶格畸變減少,微觀應力降低,而細小彌散的碳化物在材料塑性變形時可以阻礙位錯運動,從而強化基體組織。
同時由于超微細碳化物顆粒析出后均勻分布在馬氏體基體上,減弱了晶界脆化作用,而基體組織的細化既減弱了雜質元素在晶界的偏聚程度,又發揮了晶界強化作用,從而改善了工模具的性能,使硬度、抗沖擊韌性和耐磨性都顯著提高。
深冷技術的改進效果不僅限于工作表面,它滲入工件內部,體現的是整體效應所以可對工件進行重磨,反復使用，而且對工件還有減少淬火應力和增強尺寸穩定性的作用。
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