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低溫處理(Cryogenic Treatment, Cryo)對AISI4340鋼力學性能的影響
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時間：2013-08-27
近年來低溫處理（Cryogenic Treatment,
Cryo）作為一種后續處理方法，其應用又開始活躍。上世紀三、四十年代研究就顯示低溫處理能改進工具鋼的使用性能，其中最有利的作用是改善耐磨性能。如今在宇航、汽車和電子工業中，低溫處理裝置布置在生產線上用來改進零件的耐磨性能和尺寸的穩定性。人們有時會誤解，認為低溫處理是可以替代其它熱處理的手段。其實它只是一種通常熱處理的輔助手段，往往在回火前進行。經常使研究者疑惑的是，低溫處理后的材料無明顯的組織變化，而且力學性能也難以預報。但目前可接受的觀點是，低溫處理主要能去除殘余奧氏體，即使所有奧氏體轉化為馬氏體。另一作用是在回火馬氏體中會析出細小彌散的碳化物。冷處理的方法有兩類。一類是在約-80℃的干冰中處理，稱為冷處理（Cold
Treatment, CT）；另一種是放在約-196℃的液氮中處理，稱為深冷處理（Deep Cryogenic Treatment,
DCT）。現有研究大多數是關于冷處理對工具鋼的影響，很少有關對碳鋼的影響。本研究采用DCT方法考察了低溫處理對常用的AISI4340鋼的力學性能的影響。
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試驗用鋼的化學成分（wt.%）為：0.41C，0.7Mn，0.25Si，0.8Cr，1.8Ni，0.25Mo，0.035P和0.04S。常規的處理工藝是，首先在845℃進行15分鐘的奧氏體化，接著油淬。然后進行200，300或450℃的回火處理，回火時間為2小時。DCT處理的試樣在油淬后放入-196℃低溫條件下處理24小時，冷卻和升溫速度為1.8℃/min。隨后進行相同條件下的回火處理。最后進行力學性能、沖擊性能和疲勞性能的測定。電子衍射試驗表明，冷處理引起的主要顯微組織變化是少量地減少殘余奧氏體量。它們在冷處理過程中轉化為馬氏體。馬氏體量的增多使硬度提高，這一作用一直保持在回火后。冷處理對于回火前材料的沖擊韌性有不利影響，但對疲勞極限有所改善。因此對于需要承受疲勞載荷的場合，對4340鋼進行深冷處理是有益的。