【摘 要】介绍了通过深冷处理提高金属材料尺寸稳定性的方法，对GCr15、38CrMoAl钢、铝合金2A11以及球墨铸铁进行了试验研究，对比了尺寸稳定性改善效果，分析了材料深冷处理提高尺寸稳定性的机理，其中残留奥氏体转变和残余应力的释放是提高尺寸稳定性的主要机理。

　　【作 者】张红;顾开选;郭嘉;崔晨;王俊杰      【期刊名称】《金属加工：热加工》

　　材料尺寸稳定性是指材料在受力、热、磁或其他外界条件作用下，其形状、尺寸不发生变化的性能。目前在精密加工领域，某些经过热处理后的关键零部件在机械加工后工件尺寸精度发生变化，不能满足技术要求;或经机械加工后放置一定时间，装配时发现尺寸超差从而影响装配等，给生产带来一定的影响，诸如合金钢、模具常钢、铝合金等结构件普遍存在此现象。提高材料尺寸稳定性处理的方法一般有机械法(包括拉伸或压缩法、振动时效法和脉动法)、热处理法(包括恒温时效法、热时效法、反淬火法、形变热处理法等)以及磁场处理法等，各种方法的效果不尽相同。

　　深冷处理是20世纪60年代发展起来的一种材料处理新技术，它是传统热处理的补充。一般把材料经过常规热处理后进一步冷却到摄氏零度以下某一温度(通常为0～-100℃)的处理方法称为普通冷处理;而把低于-100℃以下(通常为0～-100℃)的处理方法称为普通冷处理;而把低于-100℃以下(通常为-100～-196℃)的冷处理叫做深冷处理。本文对GCr15、38CrMoAl钢、铝合金2A11以及球墨铸铁材料的深冷处理尺寸稳定化效果进行试验研究，并对其机理进行分析。

　　1. 深冷处理提高尺寸稳定性研究

　　(1)试验方法 早在50年代后半期在国外就开始应用深冷处理与热处理相结合的方法来改善金属材料及构件的尺寸稳定性，并取得了良好的效果。尺寸稳定性的评价目前大多采用测量棒状试样尺寸随时间变化的评价方法，该法可以直观地反映材料的尺寸稳定性，但其评定指标为μm/m·a，测试周期较长，不适用于实验室的直观检测。本文采用圆环开口法检测不同材料不同工艺处理后的开口尺寸变化率，以此来评价材料的尺寸稳定性。

深冷处理工艺采用德捷力深冷处理箱

　　(2)提高钢铁材料的尺寸稳定性 GCr15、38CrMoAl是机床轴类零件常用材料，在实际使用过程中变形严重，从而影响机床的加工精度。

　　将上述材料分别进行不同的热处理及深冷处理工艺后，GCr15钢经过普通热处理后的圆环开口尺寸变化率较大，随着试样放置时间的延长，开口尺寸的变化率也在不断变化，大约在4个月后趋于稳定。增加深冷处理工艺后，钢的尺寸变化率明显降低，尺寸变化率大约在1个月后保持稳定，不再随时间改变。38CrMoAl钢增加深冷处理工艺后，钢的尺寸变化率明显减小，尺寸波动较为稳定，尺寸稳定性提高。

　　(3)提高铝合金的尺寸稳定性 铝合金应用较为广泛，对其结构件的尺寸稳定性要求较高，尤其是对于一些大型结构件或薄壁零件来说，其加工过程中产生的残余应力使得结构件尺寸不稳定，难以达到设计要求。

　　对铝合金2A11进行了深冷处理的工艺对比，通过增加深冷处理工艺后，铝合金的尺寸变化率由未深冷的6.2%降低到深冷后的4.3%。随着深冷处理技术的不断发展，铝合金的深冷处理尺寸稳定化已经得到了初步应用。

　　(4)提高铸铁材料的尺寸稳定性。在小型制冷活塞式压缩机中，关键部件曲轴连杆的尺寸稳定性对压缩机的使用性能具有重要的意义。对曲轴铸铁材料进行深冷处理，深冷处理后尺寸变化量明显减小，同时深冷处理后尺寸的变化波动较为稳定，因此深冷处理有效改善了曲轴铸铁材料的尺寸稳定性。

　　3.结语

　　本文介绍了几种不同类型材料的深冷处理尺寸稳定化效果，同时，对深冷处理机理进行了分析。深冷处理能够有效改善GCr15、38CrMoAl的尺寸稳定性，同时还能有效改善铝合金和铸铁的尺寸稳定性，并得到了一定的应用。深冷处理改善材料尺寸稳定性的机理主要是残留奥氏体的转变和残余应力的释放两个方面。

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