沉淀硬化不銹鋼的深冷處理根據(jù)處理溫度的不同,冷處理可分為冰冷處理(0~-80℃),中冷處理(-80~-150℃)和深冷處理(-150~-200℃)三種。
(1)冷處理的溫度冷處理的目的是將奧氏體冷到馬氏體轉變終了點以下,使其發(fā)生馬氏體轉變,所以冷處理的溫度一般都在Mf點附近。溫度過高,馬氏體轉變量少,效果不顯著;溫度過低,成本太高。
由于大多數(shù)鋼材的Mf點不低于-100℃,同時考慮到對工件性能的要求、設備的條件、工藝及操作的方便性,生產中常用的冷處理溫度一般在-30~-80℃之間,屬于冰冷處理范圍,對于一些特殊零件可采用更低的冷處理溫度。表1中列出了常用鋼種的Ms點和Mf點及冷處理效果。
(2)保溫時間。冷處理的保溫時間與工件大小、批量多少及處理方法有關,以工件表里溫度達到均勻一致為原則。一般在成批處理時,保溫時間為0.5~2h。當工件與冷凍劑直接接觸時,保溫時間為0.5~1h;非直接接觸時,可保溫1~2h。
淬火鋼通過冷處理來消除殘留奧氏體,可以達到以下目的:
1)提高淬火鋼的硬度。
2)穩(wěn)定工件尺寸,防止工件發(fā)生畸變。
3)提高鋼的鐵磁性。
4)提高滲碳工件的疲勞性能。
鋼在淬火時,奧氏體冷卻至馬氏體轉度開始溫度Ms點以下,開始形成馬氏體,直至馬氏體轉變終了溫度Mf,轉變結束。對于Mf點低于室溫的鋼,在淬火冷至室溫時,總會有一部分奧氏體沒有發(fā)生轉變而被保留下來,成為殘留奧氏體。殘留奧氏體的存在,不但影響淬火后的硬度,而且會影響精密零件的尺寸穩(wěn)定性。因為殘留奧氏體是不穩(wěn)定的組織,在使用過程中會發(fā)生組織轉變,使工件產生畸變。為防止這種情況的發(fā)生,就要盡可能地消除殘留奧氏體,使奧氏體完全轉變?yōu)轳R氏體。這就要求淬火時能冷卻到鋼的馬氏體轉變終了溫度Mf以下,鋼淬火后經(jīng)冷處理即可達到這一目的。冷處理適用于要求硬度高、耐磨性好的精密零件。
工件的冷處理應在淬火后立即進行。時間間隔一般不得超過0.5~1h。這是因為在室溫下停留過長的時間。殘留奧氏體會趨于穩(wěn)定,會降低冷處理的效果。但對于形狀復雜的高合金鋼工件,為防止其冷處理時開裂,也可在回火后進行冷處理,然后再進行一次低溫回火。
工件經(jīng)冷處理后必須及時回火,以獲得穩(wěn)定的回火馬氏體,并使殘留奧氏體進一步轉變。量具及精密儀器零件應長時間回火和時效處理,標準量塊和高精密儀器零件可采用淬火-冷處理-回火-冷處理-回火的工藝流程,采用兩次冷處理-回火,目的在于進一步減少殘留奧氏體量,進一步增加零件的穩(wěn)定性。
零件經(jīng)冷處理后,殘留奧氏體量較冷處理前顯著減少,并使硬度較前大幅提高。