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前些日子,人民網(wǎng)官微的一篇文章火了,《新聞聯(lián)播的氣勢你感受下!》吸引了眾多國人的眼球?!罢劊箝T敞開;打,奉陪到底?!钡那f嚴(yán)宣言,點燃了無數(shù)人的胸膛。后臺的留言也是五彩紛呈。
有網(wǎng)友留言:“很燃,激動了”。
誰的一生中沒有激動的一刻?
然鵝,在激動之余,我們還需要多一點理性的思考,哲人說,人在頭腦發(fā)熱的時候,往往難以做出正確的判斷。
北宋王安石在他的那首《登飛來峰》中,這樣寫道:
飛來山上千尋塔,聞?wù)f雞鳴見日升。
不畏浮云遮望眼,只緣身在最高層。
時刻不忘尋常心。
在工程技術(shù)方面上,有一種技術(shù),叫做深冷處理。今天,讓我們一起來了解一下。
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在第二次世界大戰(zhàn)期間,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),冷凍到低溫的金屬,會表現(xiàn)出更強的耐磨性,這一重大發(fā)現(xiàn)推動了低溫學(xué)技術(shù)領(lǐng)域不斷發(fā)展。
正是基于這種低溫硬化理論,Ed Busch于1966年創(chuàng)立了商業(yè)化的低溫處理產(chǎn)業(yè)。憑借其熱處理行業(yè)的豐富工作經(jīng)歷,Busch于1966年在底特律成立了一家名為CryoTech的公司,于1999年與300 Below公司合并,成為當(dāng)時世界上最大的和歷史最悠久的商業(yè)化低溫處理公司。
Busch原創(chuàng)性地試驗了使用“低溫回火”來代替“熱處理”的方案,將金屬工具的壽命,延長到其原始預(yù)期壽命的200%到400%之間。在20世紀(jì)90年代后期,這項深冷處理技術(shù)已擴展應(yīng)用到其他部件上。
深冷處理不是對現(xiàn)有常規(guī)熱處理工藝的替代,通常被視為加熱-淬火-回火熱處理循環(huán)的一種可選延伸。深冷處理的工藝,是在構(gòu)件常規(guī)淬火處理后,進(jìn)一步冷卻,使其所處的環(huán)境溫度,從室溫下降到-320°F(140°R; 78 K; -196°C)。在大多數(shù)情況下,深冷處理之后是回火處理。
對構(gòu)件和材料的深冷處理,通常通過使用液氮,液氦,或機械低溫制冷器(會使用高壓氦氣管路)來實現(xiàn)。目前,廣泛使用的制冷器包括Gifford-McMahon低溫制冷器,脈沖管低溫制冷器和Stirling低溫制冷器,可根據(jù)所需的基本溫度和冷卻能力進(jìn)行選擇。
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對于深冷處理技術(shù),其處理工藝是決定處理效果的關(guān)鍵。深冷處理工藝中的關(guān)鍵影響因素主要包括:深冷處理方式、升降溫速度、回火前處理或者回火后處理、保溫時間、深冷次數(shù)等。
1、深冷處理方式
可分為液體法和氣體法兩種。
液體法是將工件直接放入液氮中,處理溫度為- 150℃。該方法的缺點是熱沖擊性大,有時甚至造成工件開裂。
氣體法是通過液氮的汽化潛熱和低溫氮氣吸熱來制冷,處理溫度達(dá)- 196℃,處理效果較好。
2、升降溫速度
目前,對深冷升、降溫速度主要有兩種觀點。
一種觀點認(rèn)為深冷的升降溫速度不能太快,即不贊成將工件直接浸入液氮中,因為激冷將導(dǎo)致工件內(nèi)部的應(yīng)力增大,易造成工件的變形或開裂。
如日本的“深冷急熱法”,工件淬火后不馬上進(jìn)行冷處理,而是先放入水浴,再放入處理槽中在-80℃或-180℃下進(jìn)行冷處理,保溫一段時間后立即放人60℃熱水浴中,使試樣快速回溫以減小內(nèi)應(yīng)力,然后選用不同溫度回火1h。
另一種觀點則認(rèn)為應(yīng)快速冷卻或升溫,這樣會使奧氏體更易轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,且直浸冷卻速率比油淬慢,不易引起材料的變形或開裂。
如前蘇聯(lián)的“沖擊法”,將被處理的工件直接快速地放入液氮中,深冷到所需的溫度后保溫5 ~30min,然后取出放在室溫下,待其恢復(fù)到室溫后,再在200~500℃的油中回火1h。該方法明顯地提高了高速鋼刀具的使用壽命。
3、回火前處理或者回火后處理
按回火工藝的順序,深冷處理可分為回火后深冷處理與回火前深冷處理。
研究表明:回火前深冷能較大地提高工件的可加工性,回火后深冷能大幅度提高工件的力學(xué)性能。
對于受沖擊載荷較大、易彎曲的模具,應(yīng)進(jìn)行回火后深冷,而對于要求硬度高、動載荷較大的模具,則進(jìn)行回火前深冷。(回火后深冷能使硬度較低的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)檩^硬的、更穩(wěn)定的、耐磨性和耐熱性更高的馬氏體。)
對于20鋼(GB/T699-2015)而言,采用回火后深冷處理對其硬度、強度提高不明顯,因為中低碳鋼淬火后殘留奧氏體的數(shù)量較少,回火后會形成殘留奧氏體穩(wěn)定相。
對于T8鋼(GB/T 1299-2014)、3Cr2W8V(GB/T 1299-2014)鋼和9SiCr(GB/T 1299-2014)鋼,采用回火后深冷處理能顯著提高強度,但沖擊韌度下降;采用回火前深冷處理,T8鋼的硬度、韌性不變而抗彎強度提高,3Cr2W8V鋼的硬度、強度、韌性均提高,9SiCr鋼的硬度提高不明顯,但沖擊韌度提高近兩倍。
4、深冷處理的時間
深冷處理時間的長短,主要應(yīng)考慮被處理工件的導(dǎo)熱性、體積、冷透所需的時間及殘留奧氏體的轉(zhuǎn)化穩(wěn)定情況等因素,不必考慮奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變速度。
很多學(xué)者認(rèn)為,深冷處理時間長的要比短的效果好,因為長時間深冷可以使鋼中的殘留奧氏體充分地轉(zhuǎn)變及更有利于碳化物粒子的形成,轉(zhuǎn)變完成后,材料的硬度不會再有明顯的變化。工件尺寸越小,完成轉(zhuǎn)變所需的時問越短,所以當(dāng)前深冷處理時間一般取24h以上,也有些取48h以上。
5、深冷處理的次數(shù)
一般認(rèn)為經(jīng)二次深冷處理效果最佳,如前蘇聯(lián)采用的“熱循環(huán)穩(wěn)定處理法”。
因為經(jīng)二次深冷處理可以最大限度地改善材料的力學(xué)性能,重復(fù)第一次的變化,即細(xì)小碳化物的析出、馬氏體針(片)的細(xì)化以及殘留奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變;經(jīng)二次深冷處理后,材料的組織將不再發(fā)生變化。
材料不同,深冷處理溫度也不同,材料硬度的增加也就不一樣,但有一點可以肯定,深冷處理不會降低材料的原有硬度。
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由于深冷處理可有效提高鋼鐵材料、非鐵金屬及復(fù)合材料的力學(xué)性能和使用壽命,穩(wěn)定尺寸,改善均勻性,減小變形;而且操作簡便,不破壞工件,無污染,成本低,因此,具有積極的應(yīng)用前景和發(fā)展空間。
目前,特別是大部分西方工業(yè)先進(jìn)國家都在積極地開展這方面的研究,并把這一技術(shù)應(yīng)用到很多領(lǐng)域中,如航空航天、精密儀器儀表、摩擦偶件、工具、模具和量具、紡織機械零件、汽車工業(yè)和軍事科學(xué)領(lǐng)域,取得了很大的經(jīng)濟效益。
被深冷處理的材料主要是工具鋼、軸承鋼和高速鋼。
深冷處理的好處,大致可總結(jié)為以下幾點:
1、提升工件的硬度及強度;
2、保證工件的尺寸精度;
3、提高工件的耐磨性;
4、提高工件的沖擊韌性;
5、改善工件內(nèi)應(yīng)力分布,提高疲勞強度;
6、提高工件的耐腐蝕性能。
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“四海翻騰云水怒,五洲震蕩風(fēng)雷激?!?/span>
有些事情,來得太急,容易讓人迷失,此時,不妨也做個冷處理。
毛澤東當(dāng)年寫下的《七律·和柳亞子先生》,似乎很切合當(dāng)下的情勢:
飲茶粵海未能忘,索句渝州葉正黃。
三十一年還舊國,落花時節(jié)讀華章。
牢騷太盛防腸斷,風(fēng)物長宜放眼量。
莫道昆明池水淺,觀魚勝過富春江。
讓我們不妨把眼光放得遠(yuǎn)一點,日子還要好好過下去。
《老子第五十八章》有言:“禍兮,福之所倚;福兮,禍之所伏。”
塞翁失馬,焉知非福?