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低温处理(Cryogenic Treatment, Cryo)对AISI4340钢力学性能的影响
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司
更新时间：2013-08-27
近年来低温处理（Cryogenic Treatment,
Cryo）作为一种后续处理方法，其应用又开始活跃。上世纪三、四十年代研究就显示低温处理能改进工具钢的使用性能，其中最有利的作用是改善耐磨性能。如今在宇航、汽车和电子工业中，低温处理装置布置在生产线上用来改进零件的耐磨性能和尺寸的稳定性。人们有时会误解，认为低温处理是可以替代其它热处理的手段。其实它只是一种通常热处理的辅助手段，往往在回火前进行。经常使研究者疑惑的是，低温处理后的材料无明显的组织变化，而且力学性能也难以预报。但目前可接受的观点是，低温处理主要能去除残余奥氏体，即使所有奥氏体转化为马氏体。另一作用是在回火马氏体中会析出细小弥散的碳化物。冷处理的方法有两类。一类是在约-80℃的干冰中处理，称为冷处理（Cold
Treatment, CT）；另一种是放在约-196℃的液氮中处理，称为深冷处理（Deep Cryogenic Treatment,
DCT）。现有研究大多数是关于冷处理对工具钢的影响，很少有关对碳钢的影响。本研究采用DCT方法考察了低温处理对常用的AISI4340钢的力学性能的影响。
试验用钢的化学成分（wt.%）为：0.41C，0.7Mn，0.25Si，0.8Cr，1.8Ni，0.25Mo，0.035P和0.04S。常规的处理工艺是，首先在845℃进行15分钟的奥氏体化，接着油淬。然后进行200，300或450℃的回火处理，回火时间为2小时。DCT处理的试样在油淬后放入-196℃低温条件下处理24小时，冷却和升温速度为1.8℃/min。随后进行相同条件下的回火处理。最后进行力学性能、冲击性能和疲劳性能的测定。电子衍射试验表明，冷处理引起的主要显微组织变化是少量地减少残余奥氏体量。它们在冷处理过程中转化为马氏体。马氏体量的增多使硬度提高，这一作用一直保持在回火后。冷处理对于回火前材料的冲击韧性有不利影响，但对疲劳极限有所改善。因此对于需要承受疲劳载荷的场合，对4340钢进行深冷处理是有益的。