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液氮在材料熱處理中的應(yīng)用
來源：iydw.cn 發(fā)布時(shí)間：2021年01月13日
液氮即液體狀態(tài)的氮,。液氮可以通過專門的設(shè)備制取，也可以在制取液氧的過程中作為副產(chǎn)品而得到,。
真空熱處理是國(guó)內(nèi)外正在采用的比較好的熱處理方法，在真空熱處理中,，往往離不開使用氮?dú)?。例如，?dāng)鋼鐵件在真空爐中加熱時(shí),，若真空程度過高，則為防止工件材料中的合金元素?fù)]發(fā),，需對(duì)爐中回充適量的氮?dú)?，以提離爐內(nèi)微量氣體的壓力。又如,，在真空加熱油淬的真空淬火過程中,，有時(shí)為了提高淬火油的冷卻能力，需在工件冷卻之前,，向真空爐中回充足夠的氮?dú)?。在高壓氣淬時(shí)，需要快速向真空爐中充入高于一個(gè)大氣壓的氮?dú)?。在鋼件真空回火時(shí),，在抽真空后需回充氮?dú)庖詫?shí)現(xiàn)爐內(nèi)保護(hù)氣體循環(huán)均勻加熱，以及實(shí)現(xiàn)回火后的快速冷卻,。
真空熱處理所需的氮?dú)?，有各種不同的來源。由于液氮的密度遠(yuǎn)比氮?dú)獯?，體積遠(yuǎn)比氮?dú)庑?，便于運(yùn)輸和貯藏，而且在大量供應(yīng)時(shí)價(jià)格也較便宜,。所以,，液氮是真空熱處理所用氮?dú)獾闹匾獊碓粗弧?/span>
在國(guó)外和我國(guó)上海等地，有不少?gòu)S家就使用較大的專用儲(chǔ)存罐,，存放由液氮供應(yīng)廠商專車運(yùn)送來的液氮,，并將由液氮逐漸汽化而成的氮?dú)庥糜谡婵諢崽幚?。他們認(rèn)為，使用液氮比使用瓶裝氮?dú)饣虿捎弥频獧C(jī)制氮經(jīng)濟(jì)合算,。
當(dāng)然,，是用液氮合算，還是用瓶裝氮?dú)饣蛑频獧C(jī)供氮合算,，這與當(dāng)?shù)氐臍庠礂l件,、以及熱處理生產(chǎn)廠用氮?dú)饬康拇笮〉染唧w情況有關(guān)。
2,、液氮在材料深冷處理中的應(yīng)用
精密量具和一些精密器件,，要求其組織穩(wěn)定，在使用和儲(chǔ)存中不變形,。而其中有些鋼鐵制造的精密量具和器件,，在淬火后存在殘留奧氏體。若不消除殘留奧氏體,，則這些量具和器件就難以確保不變形,。消除這此殘余奧氏體的一個(gè)有效方法就對(duì)其進(jìn)行冷處理，讓殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體,，并通過回火使其變?yōu)榉€(wěn)定的回火組織,。
有些鋁合金件，在切削加工或長(zhǎng)儲(chǔ),、使用中存在容易發(fā)生變形的問題,。若不解決變形問題，容易造成或者加工制造的廢品率高,、或者售出的產(chǎn)品質(zhì)量不好,。這些變形問題，往往與其原材料或切削加工產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力有關(guān),。解決這些變形問題,，有時(shí)需要采取高低溫循環(huán)熱處理的方法消除殘余應(yīng)力，其巾包含了冷處理-130℃以下低溫的深冷處理,。
為了消除鋁合金件淬火后的殘余應(yīng)力,，有時(shí)也需要進(jìn)行反淬火，即把淬火后的工件進(jìn)行深冷,，然后再用較快的升溫速度讓工件溫度提高,，使其產(chǎn)生與淬火時(shí)相反的熱應(yīng)力。
還有一些特殊用途的材料或產(chǎn)品,，為了使其滿足在低溫環(huán)境下使用的尺寸穩(wěn)定性和安全性要求,，也需要經(jīng)過冷處理或深冷處理。
由于液態(tài)氮的溫度為-196℃,，化學(xué)穩(wěn)定性也較好,，所以可以直接或間接地用于上述冷處理,。有些形狀較簡(jiǎn)單，不用擔(dān)心深冷開裂,、不用擔(dān)心力學(xué)性能變化的鋁合金件或鋼件,，可以直接浸放入液氮中深冷處理。當(dāng)不能直接浸泡時(shí),，可以采用液氮的揮發(fā)氣作為冷卻介質(zhì),。還可以將液氮作為制冷劑，使擺放工件的容器(低溫箱)降溫到所需的冷處理溫度,。
莆田液氮具有很低的溫度,，其沸點(diǎn)為-195.8℃，可以用作深冷劑,。液氮還可以從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài),，成為氮?dú)?，可以作為保護(hù)氣體通人熱處理爐內(nèi)。在空氣中,，氮?dú)馑嫉谋壤?。液氮也不像液氧那樣易燃、易爆,，所以,，液氮具有資源豐富、安全性較好等優(yōu)點(diǎn),，存材料熱處理方面有著以下主要用途：
真空熱處理是國(guó)內(nèi)外正在采用的比較好的熱處理方法，在真空熱處理中,，往往離不開使用氮?dú)?。例如，?dāng)鋼鐵件在真空爐中加熱時(shí),，若真空程度過高，則為防止工件材料中的合金元素?fù)]發(fā),，需對(duì)爐中回充適量的氮?dú)?，以提離爐內(nèi)微量氣體的壓力。又如,，在真空加熱油淬的真空淬火過程中,，有時(shí)為了提高淬火油的冷卻能力，需在工件冷卻之前,，向真空爐中回充足夠的氮?dú)?。在高壓氣淬時(shí)，需要快速向真空爐中充入高于一個(gè)大氣壓的氮?dú)?。在鋼件真空回火時(shí),，在抽真空后需回充氮?dú)庖詫?shí)現(xiàn)爐內(nèi)保護(hù)氣體循環(huán)均勻加熱，以及實(shí)現(xiàn)回火后的快速冷卻,。
真空熱處理所需的氮?dú)?，有各種不同的來源。由于液氮的密度遠(yuǎn)比氮?dú)獯?，體積遠(yuǎn)比氮?dú)庑?，便于運(yùn)輸和貯藏，而且在大量供應(yīng)時(shí)價(jià)格也較便宜,。所以,，液氮是真空熱處理所用氮?dú)獾闹匾獊碓粗弧?/span>
在國(guó)外和我國(guó)上海等地，有不少?gòu)S家就使用較大的專用儲(chǔ)存罐,，存放由液氮供應(yīng)廠商專車運(yùn)送來的液氮,，并將由液氮逐漸汽化而成的氮?dú)庥糜谡婵諢崽幚?。他們認(rèn)為，使用液氮比使用瓶裝氮?dú)饣虿捎弥频獧C(jī)制氮經(jīng)濟(jì)合算,。
當(dāng)然,，是用液氮合算，還是用瓶裝氮?dú)饣蛑频獧C(jī)供氮合算,，這與當(dāng)?shù)氐臍庠礂l件,、以及熱處理生產(chǎn)廠用氮?dú)饬康拇笮〉染唧w情況有關(guān)。
2,、液氮在材料深冷處理中的應(yīng)用
精密量具和一些精密器件,，要求其組織穩(wěn)定，在使用和儲(chǔ)存中不變形,。而其中有些鋼鐵制造的精密量具和器件,，在淬火后存在殘留奧氏體。若不消除殘留奧氏體,，則這些量具和器件就難以確保不變形,。消除這此殘余奧氏體的一個(gè)有效方法就對(duì)其進(jìn)行冷處理，讓殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體,，并通過回火使其變?yōu)榉€(wěn)定的回火組織,。
有些鋁合金件，在切削加工或長(zhǎng)儲(chǔ),、使用中存在容易發(fā)生變形的問題,。若不解決變形問題，容易造成或者加工制造的廢品率高,、或者售出的產(chǎn)品質(zhì)量不好,。這些變形問題，往往與其原材料或切削加工產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力有關(guān),。解決這些變形問題,，有時(shí)需要采取高低溫循環(huán)熱處理的方法消除殘余應(yīng)力，其巾包含了冷處理-130℃以下低溫的深冷處理,。
為了消除鋁合金件淬火后的殘余應(yīng)力,，有時(shí)也需要進(jìn)行反淬火，即把淬火后的工件進(jìn)行深冷,，然后再用較快的升溫速度讓工件溫度提高,，使其產(chǎn)生與淬火時(shí)相反的熱應(yīng)力。
還有一些特殊用途的材料或產(chǎn)品,，為了使其滿足在低溫環(huán)境下使用的尺寸穩(wěn)定性和安全性要求,，也需要經(jīng)過冷處理或深冷處理。
由于液態(tài)氮的溫度為-196℃,，化學(xué)穩(wěn)定性也較好,，所以可以直接或間接地用于上述冷處理,。有些形狀較簡(jiǎn)單，不用擔(dān)心深冷開裂,、不用擔(dān)心力學(xué)性能變化的鋁合金件或鋼件,，可以直接浸放入液氮中深冷處理。當(dāng)不能直接浸泡時(shí),，可以采用液氮的揮發(fā)氣作為冷卻介質(zhì),。還可以將液氮作為制冷劑，使擺放工件的容器(低溫箱)降溫到所需的冷處理溫度,。
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