深冷处理机理探析

关于深冷处理的机理，虽然国内外进行了大量的试验研究，并取得了一定的进展，但至今仍然未能取得完全一致的看法，有些观点甚至是相反的。

1.残留奥氏体转变

关于深冷处理可以促进淬火回火状态高速钢中残留奥氏体转变，从而有利于高速钢性能的改善这一观点几乎是完全一致的。深冷处理对高速钢残留奥氏体量的影响与深冷处理前高速钢的残留奥氏体含量有关，与高速钢的Ms和Mf点有关，也与深冷处理的温度和冷却速度等因素有关。残留奥氏体转变有利于硬度的提高，深冷处理不仅影响到最后的残留奥氏体含量，同时也影响到残留奥氏体的形状、分布和亚结构。深冷处理后残留奥氏体处于等轴应力状态，相当稳定，在使用过程中以韧性相出现，有利于韧性的提高。但是也有人认为残留奥氏体转变成马氏体，硬度提高，会导致韧性降低。

2.碳化物析出

图3-58 正常淬火、冷处理和深冷处理M2试样的SEM显微照片(www.xing528.com)

a）正常淬火 b）普通冷处理 c）深冷处理

在深冷处理降温过程中，由于区域间化学成分及结构的差异，产生的微观内应力会导致残留奥氏体向马氏体转变过程中产生不同的热收缩，促使位错、孪晶等晶体缺陷产生，碳原子及合金元素聚集在缺陷处，在随后回火过程中，成为碳化物析出的形核质点。透射电镜的研究证实了深冷处理促使大量碳化物析出。在图3-58中，图3-58a所示为正常淬火的M2（W6Mo5Cr4V2）高速钢的碳化物形貌，图3-58b所示为进行普通冷处理的M2（W6Mo5Cr4V2）高速钢的碳化物形貌，图3-58c所示为深冷处理的M2高速钢的碳化物形貌。比较三图后可以清楚地看出，经深冷处理的M2（W6Mo5Cr4V2）高速钢碳化物数量明显增加，且碳化物颗粒细小均匀。

3.晶粒细化

有的研究认为，深冷处理可以使钢的晶粒细化，即使原来粗大的马氏体板条发生了碎化，从马氏体的基体上析出大量超弥散碳化物，从而改善了钢的强韧性。晶粒细化是冲击韧度提高的主要原因。大量细小弥散碳化物析出是硬度提高的主要原因。

也有的研究认为深冷处理消除了部分残余应力，改善了残余应力的分布情况，因而改善了钢的性能。