低溫深冷處理工藝是一種將材料或零部件置于-130~-190℃的低溫下,按一定的工藝進(jìn)行處理的過程。它不僅可以對黑色金屬、有色金屬、金屬合金和碳化物進(jìn)行處理,還能對非金屬材料進(jìn)行處理。深冷處理是對切削刀具材料進(jìn)行處理的有效工藝手段。
    深冷處理的機(jī)理如今有幾種不同的觀點(diǎn),現(xiàn)存的理論也有幾種。物理學(xué)家對刀具深冷導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)變化的分析認(rèn)為,深冷改變了金屬的原子和分子的結(jié)構(gòu)。冶金專家認(rèn)為殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體是問題所在。但確切發(fā)生了什么變化尚待進(jìn)一步研究。
    工藝方法
    1) 使用設(shè)備 帶有計(jì)算機(jī)連續(xù)監(jiān)控并能自動調(diào)節(jié)液氮進(jìn)入量、自動升降溫的深冷處理箱。
    2) 處理過程 處理過程由精確編制的降溫、超低溫保溫和升溫3個程序組成。
    適當(dāng)緩慢的降溫隨之進(jìn)行最少24h的-190℃超低溫的保溫以及合理的升溫,3個過程合計(jì)需36~74h,通過這種合理的過程和精密的監(jiān)控可防止被處理工件的尺寸變化和"熱沖擊"的產(chǎn)生。
    因此,要進(jìn)行此項(xiàng)工作必須掌握好深冷工藝,并對工藝過程進(jìn)行嚴(yán)格控制;還要知道刀具材料的成分和熱處理的工藝過程。深冷處理不同于一般的表面處理,它可以使被處理工具的全部材料性能都得到提高,這樣刀具經(jīng)過多次修磨后仍能保持一致的性能。深冷處理并不能代替熱處理工藝,它是提高經(jīng)熱處理后材料機(jī)械性能的一種有效補(bǔ)充手段。
    對于深冷處理能提高刀具性能的原因分析如下:    1) 它使硬度較低的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)檩^硬的、更穩(wěn)定的、耐磨性和抗熱性更高的馬氏體;
    2) 通過超低溫處理,使被處理材料的晶格具有更加廣泛分布的硬度較高、粒度更細(xì)化的碳化物微粒;
    3) 在金屬晶粒中可產(chǎn)生更均勻、更微小,且?guī)в懈竺芏鹊奈⑿〔牧辖M織;
    4) 由于有附加微碳化物粒子和更細(xì)密的晶格,故導(dǎo)致了更密集的分子結(jié)構(gòu),使材料內(nèi)部微小的空洞被大大減少;
    5) 材料經(jīng)超低溫處理后內(nèi)部熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力大為降低,從而有效地減少了造成工具和刀具產(chǎn)生裂紋、崩刃的可能性。此外,由于刀具中的殘余應(yīng)力影響切削刃吸收動能的能力,經(jīng)過超低溫處理的刀具不僅具有較高的抗磨性,而且其自身的殘余應(yīng)力的危害也比未經(jīng)處理的刀具大大降低;
    6) 在被處理的硬質(zhì)合金中,由于其電子動能的減少而使分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生新的組合。
    通過對刀具進(jìn)行深冷處理,可以增強(qiáng)刀具材料的抗磨性、強(qiáng)度、韌性和抗沖擊性,提高抗疲勞強(qiáng)度和消除內(nèi)應(yīng)力。由于提高了材料的穩(wěn)定性和機(jī)械性能,因此延長了刀具使用壽命,少了換刀、磨刀次數(shù),降低了生產(chǎn)成本。