低温处理对奥氏体的消除效果影响及优化建议

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：超冷处理又称之为深冷处理，近来称作低温处理。残留奥氏体的存在会引起工件性能的降低，为了消除残留奥氏体，应进行冷处理工序。2）重复多次深冷处理比单次深冷处理效果好。3）采用液氮深冷罐进行深冷处理，深冷罐适量泄漏氮气是合理的。

冷处理就是将淬火钢继续冷却到室温以下某一温度，使在室温尚未转变的残留奥氏体继续转变为马氏体的一种淬火后续操作。

对一些尺寸稳定性要求很高的零件，必须把淬火组织中的残留奥氏体减少到最低限度，使用过程中才能不致因形状和尺寸变化超出精度要求而失效。冷处理的目的就在于此。冷处理温度主要根据钢的Ms点，同时结合零件的技术要求及工艺设备条件等因素来确定。冷处理操作必须在淬火工件冷到室温后立即进行，否则会影响其效果。中小件冷处理一般保温1～3h，处理后应在空气中缓慢升温。当工件升到室温后立即回火，这样能有效地避免工件开裂。

冷处理有普通冷处理（-80℃）与超冷处理（-190℃）两种。超冷处理又称之为深冷处理，近来称作低温处理。钢材淬火冷却之后的马氏体组织转变的完成是从马氏体转变点Ms至马氏体转变终了点Mf，但是很多合金钢材的Mf低于室温，在室温状态组织中有残留奥氏体组织，这类钢种的残留奥氏体通过回火一般不能完全消除。残留奥氏体的存在会引起工件性能的降低，为了消除残留奥氏体，应进行冷处理工序。冷处理工序就是淬火工序的继续，是在淬火钢冷却到室温时继续冷却到室温以下。

冷处理可以提高工件的硬度，防止磨削裂纹，提高工件的磁性，减少变形，稳定使用尺寸，可以代替多次回火。

冷处理的工艺规范包括：冷处理温度、冷处理时间、冷处理的降温和升温方式与速度、装炉方式、转入回火工序时间间隔等。

1.冷处理温度的确定

冷处理温度的确定的理论依据是各个钢种的Mf点。一般取Mf点附近或远远低于Mf点的温度作为冷处理的温度，还可以结合零件的使用情况，以及工艺设备条件制订冷处理温度。

2.冷处理时间的确定

工件达到冷处理温度后，转变就已完成，在不考虑工件质量和工件尺寸时，就不需要保温。但是监控仪表的指示温度并不能代表工件实际已经到温，所以为了使大件或批量装炉的工件的心部都达到冷处理的实际温度，可以等温一段时间。等温公式计算如下：

1）圆截面工件：T=DCT_终/（T_冷剂+30）（2-6）

2）方截面工件：T=2DCT_终/（T_冷剂+30）（2-7）

式中：t——等温时间（min）；

T_终——工件最终处理温度（℃）；

T_冷剂——致冷剂的温度（℃）；

D——工件有效厚度（mm）。(https://www.chuimin.cn)

C——常数，工件在致冷剂直接交换热量时C=1，通过空气交换热量时C=

1.15～1.20。

也可以根据装量量及工件的大小，来确定时间，中小件一般1～3h。

3.冷处理的降温和升温方式与速度的确定

适当地控制降温与升温速度，对于材料的深冷处理效果及防止开裂变形都有益处，这个速度一般在≤40℃/h。也可以采用分段降温、升温的方式。在深冷以后的升温至-40℃以前，不宜提出深冷箱。

出深冷箱后在空气中温度自然回升至室温（以工件表面的冷凝水干燥为止），然后再进行回火或时效处理。也有人主张水冷工件来加速回升速度，防止放置时间过长开裂。

4.冷却介质

一般普通冷处理设备通常用干冰、氨（或甲醇）和氟利昂压缩机来制冷。深冷设备最常用的是采用液氮制冷，它既经济又方便，一般用液氮深冷罐来存储液氮，控温系统来控制冷处理温度与降温升温速度。

5.冷处理工艺注意事项

1）冷处理在淬火、回火工序中的安排有两种方式：①淬火+一次120～150℃的低温回火+深冷处理+回火，大型工件采用这个工艺比较稳妥；②淬火+深冷处理+回火，小件可以采用此类工艺。

2）重复多次深冷处理比单次深冷处理效果好。有人认为，三次深冷可以使材料的抗冲击磨损性能明显提高。

3）采用液氮深冷罐进行深冷处理，深冷罐适量泄漏氮气是合理的。

4）防止冻伤。

低温处理对奥氏体的消除效果影响及优化建议

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