1. 深冷處理概述

1.1 定義

工業(yè)中一般把材料經(jīng)過普通的熱處理后進(jìn)一步冷卻到攝氏零度以下某一溫度（通常為0～-130℃）的處理方法稱為普通冷處理；而把低于-130℃以下（通常為-130℃～-196℃）的冷處理叫做深冷處理。深冷處理又常稱為超低溫處理，它是普通熱處理的延續(xù)，低溫技術(shù)的一個分支。

深冷處理是將被處理工件置于特定的、可控的低溫環(huán)境中，使材料的微觀組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，從而達(dá)到提高或改善材料性能的一種新技術(shù)。被處理材料在低溫環(huán)境下由于微觀組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，在宏觀上表現(xiàn)為材料的耐磨性，尺寸穩(wěn)定性，抗拉強(qiáng)度，殘余應(yīng)力等方面的提高，國內(nèi)外學(xué)者對此開展了很多相關(guān)研究。隨著深冷技術(shù)的發(fā)展和試驗(yàn)手段的完善，人們對深冷處理的研究逐步深入，材料除涉及鋼鐵材料外，現(xiàn)已延伸到粉末冶金、銅合金、鋁合金及其它非金屬材料(如塑料、尼龍等)。應(yīng)用行業(yè)遍布于航空航天、精密儀器儀表、摩擦偶件、工模具、量具、紡織機(jī)械零件、汽車工業(yè)和軍事科學(xué)等諸多領(lǐng)域。新英格蘭深冷處理學(xué)院Robin Rhodes教授最新研究發(fā)現(xiàn)，深冷處理可以使得賽車、摩托車、輪船、滑雪撬、小型賽車等上的發(fā)動機(jī)零部件的使用壽命大大延長。深冷處理技術(shù)的出現(xiàn)為低溫學(xué)在工業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展開辟了又一個廣闊的研究領(lǐng)域。

恒豐鉚釘產(chǎn)品包括：開口型抽芯鉚釘，封閉型抽芯鉚釘，單鼓型抽芯鉚釘，雙鼓型抽芯鉚釘，內(nèi)鎖拉絲鉚釘，外鎖拉絲鉚釘，輕樂型抽芯鉚釘/海馬釘，防水型燈籠鉚釘?shù)取?/p>

1.2 深冷處理發(fā)展歷史

早在100多年前，瑞士的鐘表制造者把鐘表的關(guān)鍵零件埋入寒冷的阿爾卑斯雪山中以提高鐘表的使用壽命；而一些經(jīng)驗(yàn)豐富的工具制造者在使用工具之前，把工具儲存在冷凍室內(nèi)幾個月，也可以達(dá)到類似的效果。現(xiàn)在看來，他們已經(jīng)在不自覺中運(yùn)用了冷處理。

隨著制冷技術(shù)的發(fā)展，在上世紀(jì)三十年代出現(xiàn)了深冷處理技術(shù)。1939年俄羅斯人首次提出了深冷處理的概念，但由于當(dāng)時低溫深冷技術(shù)尚不完善，在較長時間內(nèi)只是在理論上進(jìn)行探討，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行摸索。

美國路易斯安娜理工大學(xué)F.Barron教授在六十年代末對五種不同合金鋼進(jìn)行了研究。通過對比未冷處理、低溫-84℃處理的和-190℃深冷處理后的試樣發(fā)現(xiàn)，低溫處理后試樣的磨粒磨損發(fā)生了較為顯著的變化，而硬度變化不明顯。-84℃處理后的試樣耐磨性比未冷處理的要提高2.0-6.6倍，而-190℃處理的試樣耐磨性比-84℃處理的要增加2.6倍。實(shí)際生產(chǎn)過程也證實(shí)了F.Barron的研究結(jié)果的正確性，Dayton公司生產(chǎn)的用于大型的鍋輪發(fā)動機(jī)的沖頭，采用-190℃處理后其使用壽命延長了一倍。

隨著液氮技術(shù)及保溫材料的發(fā)展，1965年美國首次將深冷處理實(shí)用化，主要應(yīng)用對象針對航空領(lǐng)域。此后，深冷技術(shù)才開始引起世界各國研究人員的關(guān)注。隨即英、俄羅斯、日本等各國學(xué)者都對其進(jìn)行了較為廣泛和深入的研究。許多研究表明，材料經(jīng)深冷處理后比普通冷處理的硬度及耐磨性有較大提高。

我國對深冷處理的研究與開發(fā)起步較晚，在二十世紀(jì)80年代末，我國的科研學(xué)者們才開始對深冷處理的工藝、機(jī)理進(jìn)行研究，材料主要集中在工具鋼、模具鋼和高速鋼。研究結(jié)果表明，材料經(jīng)深冷處理后的性能比一般冷處理后的性能普遍得到了明顯改善。近幾年來，隨著深冷技術(shù)的發(fā)展，深冷處理從黑色金屬的研究逐步擴(kuò)大到有色金屬及復(fù)合材料方面，并取得了一定的研究進(jìn)展。

2. 馬氏體相變與深冷處理

材料經(jīng)奧氏體化后快速冷卻，在較低溫度下發(fā)生無擴(kuò)散型的馬氏體相變。馬氏體轉(zhuǎn)變是強(qiáng)化材料的重要手段之一，是一種非常重要的固態(tài)相變。人們對馬氏體相變的研究經(jīng)歷了近100年的時間，形成了一些理論。但有些理論還不十分完善，如形核理論，切變模型等尚存在一些爭議，缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識。國內(nèi)的徐祖耀、鄧永瑞、王世道等研究學(xué)者對馬氏體相變的熱力學(xué)、動力學(xué)、晶體學(xué)、形核-長大等各方面進(jìn)行了較為深入、系統(tǒng)的研究，提出了一些馬氏體相變的形核理論及物理模型，對馬氏體相變理論的進(jìn)展和馬氏體相變在鐵基合金、有色合金、陶瓷材料和其他無機(jī)非金屬材料方面的應(yīng)用做出了重要的貢獻(xiàn)。

材料的馬氏體相變是一種無擴(kuò)散相變，通過切變完成晶格改組，而不涉及成份變化，只有在冷卻過程中具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的材料才可能有馬氏體轉(zhuǎn)變。由于馬氏體轉(zhuǎn)變的無擴(kuò)散性，相變需要很大的驅(qū)動力和過冷度。由淬火冷卻形成的馬氏體相變，又稱為熱誘發(fā)馬氏體相變，經(jīng)淬火處理后再配以回火處理，來調(diào)整硬度、韌性等以滿足各種工件的不同性能的要求。目前工業(yè)生產(chǎn)中，金屬材料的淬火工藝主要是將工件加熱到材料的Ac3或Ac1以上30~50℃，保溫一定時間后，快速在水，鹽水或油中冷卻。這些淬火介質(zhì)的淬冷能力雖然都很強(qiáng)，但是由于先轉(zhuǎn)變的奧氏體對未轉(zhuǎn)變的奧氏體的轉(zhuǎn)變具有抑制作用，只有進(jìn)一步增加相變驅(qū)動力，即增加過冷度才能使相變繼續(xù)進(jìn)行，所以對于大多數(shù)的鐵碳合金，淬火后總是存在一部分殘余奧氏體。若殘余奧氏體含量過大，將會直接影響回火處理的質(zhì)量，達(dá)不到工件所要求的性能。此外，對于某些不銹鋼，高合金鋼，氧化鋯陶瓷等由于其Ms（馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度）遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于室溫，所以常規(guī)的淬火介質(zhì)不能使材料淬火后得到全部馬氏體。

因此，為了提高工件的性能及使用壽命，得到滿意的淬火質(zhì)量，盡量減少殘余奧氏體以獲得最大數(shù)量的馬氏體，目前工業(yè)上采用深冷處理的方法，即淬冷至室溫的材料繼續(xù)冷卻到更低的溫度，使殘余奧氏體在這一過程中繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。這樣可進(jìn)一步提高鋼的硬度和耐磨性，并穩(wěn)定鋼件的尺寸。

恒豐鉚釘專注于不銹鋼抽芯鉚釘?shù)闹圃臁⒀邪l(fā)。恒豐鉚釘產(chǎn)品包括：不銹鋼開口型抽芯鉚釘，封閉型抽芯鉚釘，內(nèi)鎖拉絲鉚釘，外鎖拉絲鉚釘，單鼓型鉚釘，雙鼓型鉚釘，燈籠鉚釘，海馬釘，氣動鉚槍和相關(guān)緊固件。