深冷處理是指以液氮為制冷劑,在低于-130℃的溫度對工件進行處理的方法。深冷處理能在不降低工件強度與硬度的情況下,顯著提高工件的韌性。深冷處理方法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℃,缺點是熱沖擊大,有時甚至造成工件開裂;氣體法是通過液氮的氣化潛熱和低溫氮氣吸熱制冷,處理溫度達-196℃,處理效果較好。
在深冷分離過程中經常采用,如在石油裂解氣的深冷分離過程中就采用在-100~-140℃左右工作的冷箱。它由結構緊湊的板式換熱器和氣液分離器所組成。因為低溫易散冷,要求嚴密的絕熱保冷,故用絕熱材料把換熱器和分離器均包裝在一個箱形物內,稱之為冷箱。
對于深冷處理技術,其處理工藝是決定處理效果的關鍵。關鍵影響因素主要包括:升降溫速度、深冷處理方式、回火前處理或者保溫時間、回火后處理等。
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,因為激冷將導致工件內部的應力變大,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行冷處理,而是先放入水浴,再放入處理槽中在-80℃或-180℃下進行冷處理,保溫一段時間后立即放人60C熱水浴中,使試樣快速回溫以減小內應力,然后選用不同溫度回火1h。另一種觀點則認為應快速冷卻或升溫,這樣會使奧氏體更易轉變為馬氏體,且直浸冷卻速率比油淬慢,不易引起材料的變形或開裂。
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- 196℃,處理效果較好。
工件在冰冷處理時無需保溫,只當其心部達到寒劑溫度即可。冰冷處理后工件從寒劑中取出,在空氣中緩慢升溫至溫至室溫后,在進行回火處理。冰冷處理溫度多數在-70℃~-80℃為主,選擇冰冷處理的溫度主要是根據鋼的MS和MF溫度進行的,也跟零件的技術要求有關。