上接：阀门深冷处理原理及其在工业上的应用（一）

2 深冷处理机理

关于深冷处理的机理问题，现在还处于一个研究初期阶段。相对来说有关黑色金属(钢铁)的深冷机理己经研究得较为清楚，而有色金属及其它材料的深冷机制研究的较少，也不是十分清楚，现有的机理分析基本上是沿用钢铁材料的。

2.1 黑色合金(钢铁)的深冷机理

关于钢铁材料的深冷处理的作用机理，国内外的研究己较为广泛和深入，且大家均己基本取得共识，主要的观点如下。

2.1.1 从马氏体中析出超细碳化物，从而弥散强化这一点得到了几乎所有研究的证实，主要原因为马氏体经-196℃深冷，由于体积收缩，Fe的晶格

常数有缩小的趋势，从而加强了碳原子析出的驱动力，但由于低温下的扩散更为困难，扩散距离更短，于是在马氏体的基体上析出了大量的弥散的超微细碳化物。

2.1.2 残余奥氏体的改变

低温下(即Mf点以下)残余奥氏体发生分解，转变为马氏体，提高了工件的硬度和强度。有学者认为深冷可完全消除残余奥氏体;也有学者发现深冷只能降低残余奥氏体的数量，但不能完全消除;还有人认为深冷改变了残余奥氏体的形状、分布和亚结构，有利于提高钢的强韧性。

2.1.3 组织细化

组织细化引起工件的强韧化。这主要指原来粗大的马氏体板条发生了碎化。有学者认为马氏体点阵常数发生了变化;也有学者认为马氏体分解析出微细碳化物时造成了组织细化。

2.1.4 表面产生残余压应力

冷却过程可能引起缺陷(微孔，内应力集中部位)的塑性流变。复温过程中在空位表面产生残余应力，这种应力可以减轻缺陷对材料局部强度的损害。最终表现为磨料磨损抗力的提高。

2.1.5 深冷处理部分转移了金属原子的动能

原子间既存在使原子紧靠在一起的结合力，又存在使之分开的动能。深冷处理部分转移了原子间的动能，从而使原子结合的更紧密，提高了金属的性育旨。

2.2 非铁合金的深冷处理机理

2.2.1 深冷处理对硬质合金的作用机理

据文献报道深冷处理可以提高硬质合金的硬度和抗弯强度、冲击韧性和磁矫顽力;但会使其磁导率下降。据分析深冷处理作用对其的作用机理是:深冷处理使一部分的a——Co转变为ξ——Co，并在表层产生一定的残余压应力

2.2.2 深冷处理对铜及铜基合金的作用机理

李智超等人研究了深冷处理对H62黄铜组织和性能的影响，研究结果表明深冷处理可以提高组织中β相的相对含量，从而使组织趋向稳定，并且可以显著提高H62黄铜的硬度和强度。对于减少变形、稳定尺寸，改善切削性能也大有好处。而大连理工大学的丛吉林和王秀敏等人对于铜基材料主要是CuCr50真空开关触头材料的深冷处理研究结果表明，深冷处理可以使组织明显细化，且在两种合金的交界处有相互渗析的现象，两种合金表面还有大量的颗粒析出，类似于高速钢深冷处理后在晶界及基体表面析出碳化物的现象。另外经深冷处理后的该真空触头材料的抗电蚀性得到了改善。国外关于铜电极的深冷处理研究结果为提高电导率，减小焊接端的塑性变形，寿命提高了近9倍。而关于铜合金机理现在没有明确的理论，一般可能是在低温下铜合金发生了类似钢中残余奥氏体向马氏体转变的相变，并且晶粒得以细化。但详细机制目前还未有定论。

2.2.3 深冷处理对镍基合金性能的影响及作用和机制

镍基合金深冷处理的文献报道很少，文献报道深冷处理可以提高该合金的塑性，并使其对交变应力集中的敏感性降低。文献的作者对作用机理的解释是深冷处理造成材料的应力松弛，微裂纹向相反的方向发展。

2.2.4 深冷处理对非晶合金性能的影响及作用和机理

关于深冷处理对非晶合金性能的影响，文献研究了Co57Ni10Fe5B17，研究发现深冷处理可以改善该非晶材料的耐磨性和力学性能。作者认为是深冷处理促进了非磁性元素的表面沉积，发生类似于结晶时的结构松弛的结构转变。

2.2.5 深冷处理对铝、铝基合金的影响及作用机理

铝和铝合金的深冷处理研究是近几年国内深冷处理研究的一个热点，李寰和姜传海等人研究发现深冷处理可以消除铝基碳化硅复合材料的残余应力和改善其弹性模量，汤光平和晋芳伟等人发现深冷处理提高铝合金的尺寸稳定性，减少加工变形，提高材料的强度和硬度，但是他们对有关的机理没有进行系统的研究，只是笼统的认为是温度产生的应力增加了位错密度而引起的。中南工业大学的陈鼎等人则系统的研究了深冷处理对常用铝合金的性能影响，他们在研究中发现了深冷处理导致铝合金发生晶粒转动的现象，并就此提出了一系列新的铝合金的深冷强化机制。