基本介紹
- 中文名：超低溫淬火
- 外文名：Ultra low temperature quenching
- 領域：材料工程
- 環境：液氮
- 階段：汽膜期、沸騰期、對流期
- 介質：液氮
簡介,環境,馬氏體與奧氏體,
簡介
超低溫淬火，又稱液氮淬火，就其原理來說是最簡單的，但在工業上並非都適用。除液氮淬火原理簡單外，還有冷卻速度也不象油或水那樣快的優點。由於液氮不斷汽化，在工件表面總是產生一層氣膜，成隔熱層，限制了熱交換。此汽膜至少對一些塊狀零件可減少急劇熱衝擊。當然，零件的最終溫度將接近一196℃，但一般情況下並不需要這個溫度。專家們認為，馬氏體反應的最佳速率是在一120℃以上。該工藝的另一缺點是液氮的消耗量比較大，超過了實際需要量。因此，用液氮的處理費較用其它方法處理時明顯要高。
環境
在絕熱容器內裝有一種低凝固點的液體(甲醇或其它液體)。在該容器中浸入一根蛇管，管內有循環液氮，即液態流入，氣態排出。用攪拌機構攪拌液體，保證液體的溫度均勻，並改善液體同一些金屬零件間的熱交換。冷凍槽的溫度由一控溫箱測量，並調節氮的分配機構或入口電動閥門進行控溫。整個系統構成一個低溫恆溫槽，使用時可採用兩種不同的方法。把需要冷處理的零件放入筐里，然後全部浸入槽中。把致冷液輸入處理零件的專用槽里，該槽不附屬於低溫恆溫槽。該系統的優點是液體可與全部金屬零件進行理想的熱交換。這種設備適用於小零件的試驗，尤其適用於實驗室處理零件。相反，本系統不大適合工業規模連續處理零件。缺點是很難以致冷液凝固點來限制溫度的降低。
通常，以約一80 ℃左右為界限，這在某些情況下可能是很困難的。人們知道，轉變殘餘奧氏體的馬氏體反應溫度遠遠超過這個界限。通常一直降到一120℃時，反應仍然有效。
馬氏體與奧氏體
馬氏體 (Martensite)，若母相元素為鐵，則可稱為馬氏體。其為純金屬或合金從某一固相轉變成另一固相時的產物；在轉變過程中，原子不擴散，化學成分不改變，但晶格發生變化，同時新舊相間維持一定的位向關係並且具有切變共格的特徵。
馬氏體最先在淬火鋼中發現，是由奧氏體轉變成的，是碳在α鐵中的過飽和固溶體。以德國冶金學家阿道夫·馬登斯（A.Martens）的名字命名；馬氏體型相變的產物統稱為“馬氏體”。
馬氏體的開始和終止溫度，分別稱為MS點和MF點；鋼中的馬氏體在顯微鏡下常呈針狀，並伴有未經轉變的奧氏體（殘留奧氏體）；鋼中的馬氏體的硬度隨碳量增加而增高；高碳鋼的馬氏體的硬度高而脆，而低碳鋼的馬氏體具有較高的韌性。
它通常是指鋼的一種很硬的晶體結構，但也可指任何由位移相變形成的晶體結構。它包括一類具有條狀或板狀晶粒的硬礦物。
在較低碳含量的碳鋼中，馬氏體由於內部差排的堆積，呈現局部板狀馬氏體；而在較高碳含量的碳鋼，則會產生平行雙晶的片狀馬氏體。
奧氏體（Austenite）或ɣ-Fe，是鋼鐵的一種顯微組織，通常是ɣ-Fe中固溶少量碳的無磁性固溶體。奧氏體的晶體結構為面心立方，其溶碳能力較大，強度低，可塑性強，膨脹靈敏，無磁性，有一定韌性。奧氏體的名稱是來自英國的冶金學家威廉·錢德勒·羅伯茨-奧斯汀。鐵素體在912°C至1394°C時會相變成奧氏體，由體心立方的結構變成面心立方。奧氏體強度較低，但其溶碳能力較大（1146°C時可以溶進2.04%的碳）。奧氏體系列的不鏽鋼常用於食品工業和外科手術器材。
