钢件淬火后深冷处理的适用钢种、设备、工艺、品质检验

钢件深冷处理

1 范围

本标准规定了钢件淬火后深冷处理的适用钢种、设备、工艺、品质检验及安全卫生要求等。

本标准适用于钢件的淬火后或淬火回火后的深冷处理。

2 规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/T 230.1 金属材料 洛氏硬度试验 第1部分：试验方法（A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺）（GB/T 230.1—2009，ISO 6508-1：2005，MOD）

GB/T 1222 弹簧钢

GB/T 1298 碳素工具钢（GB/T 1298—2008，ASTM A686：1992，NEQ）

GB/T 1299 合金工具钢（GB/T 1299—2000，neq ASTM A681：1994）

GB/T 3077 合金结构钢（GB/T 3077—1999，neq DIN EN 10083-1：1991）

GB/T 5216 保证淬透性结构钢

GB/T 7232 金属热处理工艺术语

GB/T 9452 热处理炉有效加热区测定方法

GB/T 9943 高速工具钢（GB/T 9943—2008，ISO 4957：1999，NEQ）

GB/T 13324 热处理设备术语

GB 15735 金属热处理生产过程安全卫生要求

GB/T 15822.2 无损检测 磁粉检测 第2部分：检测介质（GB/T 15822.2—2005，ISO 9934-2：2002，IDT）

GB/T 18254 高碳铬轴承钢

GB/T 20878 不锈钢和耐热钢 牌号及化学成分

3 术语和定义

GB/T 7232、GB/T 13324中确立的以及下列术语和定义适用于本标准。

3.1 待深冷处理件 parts for cryogenic treatment

经过适当的前期热处理后准备进行深冷处理的工件。

3.2 深冷件 parts after cryogenic treatment

经过深冷处理的工件。

4 待深冷处理件

4.1 常用材料

深冷处理工艺的常用钢材见表1。

表1 深冷处理常用钢材

4.2 待处理工件（原始状态）的前期热处理工艺

4.2.1 可根据工件最终的综合性能要求选取不同的前期处理工艺。

4.2.1.1 对形状一般的工件，可进行前期淬火，冷至室温后及时进行深冷处理。

4.2.1.2 对形状复杂的工件，可进行前期淬火+回火，冷至室温后及时进行深冷处理。

4.2.2 前期热处理工艺可包括淬火、渗碳或碳氮共渗+淬火、回火。

5 深冷处理设备

5.1 深冷处理设备应配备温度测定及温度自动控制与记录装置。

5.2 采用机械式制冷的深冷处理设备，其工作温度在室温至-80℃连续可调，控温精度不低于±1.5℃。

5.3 采用液氮式制冷的深冷处理设备，其工作温度在室温至-190℃连续可调，控温精度不低于±1.5℃。深冷箱内有效冷却区按GB/T 9452测定，其温度偏差不得超过±5℃。

5.4 深冷处理设备在降温及回温过程中应能控制变温速度，变温速度范围要求见表2。

表2 深冷处理设备变温速度范围要求 （单位：℃/min）

6 深冷处理

6.1 处理前准备

6.1.1 待深冷处理件不应有脱碳，并保证表面清洁。

6.1.2 选用工艺装备，检查冷却设备、控制仪器、冷却介质及管路系统。

6.1.3 根据需要可随炉安放供检测的试样。试样的材料和前期热处理条件应与待深冷处理件相同。

6.2 装炉

6.2.1 使用工装时，应预先检查其安全性能，并去除油污。

6.2.2 工件应置于深冷处理设备的有效冷却区内，装炉方式应满足均匀冷却的要求。(www.xing528.com)

6.3 深泠处理工艺

6.3.1 深冷处理一般在前期热处理后及时进行。

6.3.2 常用深冷处理工艺见表3。

表3 常用深冷处理工艺

6.3.3 深冷件回温速度一般控制在2.0～10.0℃/min范围内。

6.3.4 深冷件一般回温至室温后出深冷处理设备，按工艺要求也可直接出深冷处理设备，在空气中自然回温。

6.3.5 深冷处理次数一般为一次。

7 深冷件的后处理

7.1 应去除深冷件表面的冷凝水分。

7.2 深冷件应及时回火，回火工艺及参数按工件性能要求而定。

8 品质要求及品质检验

8.1 外观

深冷件表面不能出现裂纹及影响使用的划痕等缺陷。外观检验采用目测或按GB/T 15822.2的规定执行。

8.2 硬度

深冷件表面硬度检测应在规定部位进行。深冷处理前后硬度差检测应在相邻部位进行。硬度检验方法按GB/T 230.1执行。

8.3 畸变

深冷件畸变应不影响后续加工及使用，具体畸变量允许范围及测量方法由合同双方协商确定。

8.4 残留奥氏体

8.5 工件深冷处理后，若要进行残留奥氏体的测定，可采用X射线衍射法或金相法。

9 检验设备

所用磁粉探伤仪、硬度计等检验设备应有计量部门颁发的合格证书，并在有效期内使用。

10 安全卫生与劳动保护要求

10.1 深冷处理设备使用的液氮装置应有相关合格证书，并按相应的规程操作。

10.2 深冷处理过程中，严禁用手直接接触工件。

10.3 深冷处理过程的安全卫生与劳动保护应符合GB 15735的有关规定。

11 记录及产品报告单

11.1 工件前期热处理主要工艺参数、检测数据以及工件深冷处理主要工艺参数、检测数据等应有完整的记录，记录的保存期应符合相关的管理要求。

11.2 产品报告单应包括下列内容：

——工件的名称和图号；

——工件的材料牌号；

——单件质量及数量；

——工件前期热处理工艺；

——品质检测结果；

——操作者姓名或代号；

——品质检验员姓名或代号；

——报告日期。

附录A

（资料性附录）

几种常用深冷处理设备类型

A.1 基于辐射换热的深冷处理设备系统

利用液氮在盘管或深冷箱内壁外的夹套中流动吸收（反向辐射）工件的热量达到冷却目的，其系统示意图见图A.1。

图A.1 基于辐射换热的深冷处理设备系统

A.2 基于对流换热的深冷处理设备系统

液氮经喷管喷出后在深冷箱内直接汽化，利用汽化潜热及低温氮化吸热使工件冷却，其系统示意图见图A.2。

图A.2 基于对流换热的深冷处理设备系统

A.3 基于辐射换热及对流换热相结合的深冷处理设备系统

通过辐射换热及对流换热相结合的方式在冷却箱内对工件进行冷却，具有温度分布均匀、波动小的优点，其系统示意图见图A.3。

图A.3 基于辐射换热及对流换热的深冷处理设备系统