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低溫處理(Cryogenic Treatment, Cryo)對(duì)AISI4340鋼力學(xué)性能的影響
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時(shí)間：2013-08-27
近年來低溫處理（Cryogenic Treatment,
Cryo）作為一種后續(xù)處理方法，其應(yīng)用又開始活躍。上世紀(jì)三、四十年代研究就顯示低溫處理能改進(jìn)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(yè)中，低溫處理裝置布置在生產(chǎn)線上用來改進(jìn)零件的耐磨性能和尺寸的穩(wěn)定性。人們有時(shí)會(huì)誤解，認(rèn)為低溫處理是可以替代其它熱處理的手段。其實(shí)它只是一種通常熱處理的輔助手段，往往在回火前進(jìn)行。經(jīng)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(xué)性能也難以預(yù)報(bào)。但目前可接受的觀點(diǎn)是，低溫處理主要能去除殘余奧氏體，即使所有奧氏體轉(zhuǎn)化為馬氏體。另一作用是在回火馬氏體中會(huì)析出細(xì)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(xiàn)有研究大多數(shù)是關(guān)于冷處理對(duì)工具鋼的影響，很少有關(guān)對(duì)碳鋼的影響。本研究采用DCT方法考察了低溫處理對(duì)常用的AISI4340鋼的力學(xué)性能的影響。
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試驗(yàn)用鋼的化學(xué)成分（wt.%）為：0.41C，0.7Mn，0.25Si，0.8Cr，1.8Ni，0.25Mo，0.035P和0.04S。常規(guī)的處理工藝是，首先在845℃進(jìn)行15分鐘的奧氏體化，接著油淬。然后進(jìn)行200，300或450℃的回火處理，回火時(shí)間為2小時(shí)。DCT處理的試樣在油淬后放入-196℃低溫條件下處理24小時(shí)，冷卻和升溫速度為1.8℃/min。隨后進(jìn)行相同條件下的回火處理。最后進(jìn)行力學(xué)性能、沖擊性能和疲勞性能的測定。電子衍射試驗(yàn)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?cè)诶涮幚磉^程中轉(zhuǎn)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(duì)于回火前材料的沖擊韌性有不利影響，但對(duì)疲勞極限有所改善。因此對(duì)于需要承受疲勞載荷的場合，對(duì)4340鋼進(jìn)行深冷處理是有益的。