去， 达到远低于室温的某一温度， 促使常规热处理 后所存在的 残余奥氏 体进一步转化为 马氏 改善和细化组织结构， 工模具 体， 增强 耐磨性和尺寸稳定性， 提高金属 材料性能 。 ］ ３ １ 这些材料在常规淬 火过程中， 马氏 体的转变终 止温度大多在 ０ 下，有的甚至达到 ℃以 一 ℃。 １ ０ １ 因此， 类材料 这 在常规淬火后， 会留 就 下残余奥氏 其 体， 含量有时多 １ ５ 。 达３ ％ 一 材料的奥氏 体到马氏 体的 结构转变， 是一个伴有体积膨胀的 过程， 这种过程持续时间长， 常常需要数年的时间， 这给金属精密件带 来形状和尺寸上的不稳定１ 经过深冷处理， ］ ４ 。 可以 防止在保存和使用期间由 于残余奥氏体 分解转变为马氏 体带来的 膨胀变 ３ ．在 形１ ］ ４ ， 深冷处理过程中， 其温度变 化速率以 及工件整体温 度的 均匀一致是至关重要的 现有的 。 深冷处理装置一般都是将工件放置 在盛 装液氮的 容器中进行直 接浸泡 处理， 或把液氮喷 射到工件的 表面进行低温处理。 目 国 前， 外特别是美国 日 英国 俄罗斯等国 、 本、 、 家都在 积极地开 展这方面的 研究， 并 把这一技术应用到很多领 域材料的 处理， 行业分布于 航空 航天、 仪器仪表、 精密 摩擦 偶件、 工具、 模具和 量具、 纺织机 械零件、 汽车工业和军事科学领域， 取得了 很大的 经 济效益， 我国 也有一些单位开 展了 深冷处理的研究 及应用， 特别是在标准行业、 工具行

　　业、纺织行业、 机械工业、 航空 航天等， 材料主要是工具 钢、 轴承钢和高 速钢 。 １ ２ ［ 材料在进行深冷处理过程中， 材料与 冷却 介质之间存在较为复杂的， 对流和 包括 辐 射等多种形式的 热量交换， 计算机在模 拟瞬态 温度场变化过程中， 材料表面的换热系数 对温度场模拟的 精确度有很大的影响， 但是表 面对流换热系数受很多因素的 影响， 比如 材料尺寸、耀世娱乐注册， 形状、 大小、 表面状态等。目 前缺乏 一个公 认的 测定标准， 使得表面对流换

　　低温 下材料的物 理、力学性能与常温下相 比有较大的差别，比如一般 的钢材在 低温

　　时随 温度的下降， 其抗拉强度和硬度增高， 塑性和韧性急剧下降， 发生韧 一脆转变， 影 响 材料的强度和使 用寿命，甚至出 现脆性断裂造成灾难 性重大 事故 ． ］ ｌ ［ 常规的 热处理 工 艺对金属的强度和韧性很难同时 有较大地提高， 深冷处理工艺的出 在很大 现， 程度上 提

　　第三类， ７深冷处理耐磨性有 ７ Ｋ 所提高， ８９ 的深 但１Ｋ 冷处 理却没有提高： 第四 类，经过 １ Ｋ 深冷 ９ ８ 的 处理之后其耐磨性有 所提高， ７Ｋ 但７ 之后却没有 提高； 类， 第五 两种低温处 理都不能 提高 其耐磨性 （ 低碳钢和铸 铁材料） ．７年代美国 ］ ８ １ ０ 休斯航空公司、 通用动力

　　在２世纪初，国外就 开始研究用过度冷却的方法改变钢 的组织和性能 。在１３ 年， ０ ９ ８

　　俄国人首先提出高 速工 具钢深 冷处理的建议，并 在理论上提出了 冷至・ ℃的 ０ ８ 理论根据。 美国在２世纪５ ０ ０ 年代已 经开始 深冷处理对金属性能影响的 研究． 年代末英皇娱乐平台-平台首页， 路易斯 ０ ６ 美国

　　公司 、通用汽 车公司、Ｓｅｋ ｅ 日本Ｃ ｎｏ等公司都开始使用深冷处理技术 ，比如 ｔ ａ及 ｓ ａｎｎ

　　Ｍ ｅａ 玩ｐ ｖ ｅ ｌ ， ｔ ｓ ｒ ｅ ｎ ｎ 就成立一 ａ ｌ ｉ ｒ ｏ ｔｃ ｍ 个专业性的 从事材料深冷处理的 公司。 前苏联也是 较早采用深冷处理技术来提高高 速钢刀具使 用寿命的国 ２ 家１ ］ ． 进入二十世纪８ ０年代， 各国对深冷处理的 研究更 加深入透彻， 各国的专家学者 对深 冷处理的 工艺、 机理都做了 大量的研究。 美国 成立了 很多的专 业化的 深冷处理公司， 如 ３ ｎｔｍ ｎ ＆Ｔｌ ｇ Ｍ ｅａｌｐ ｖ ｅｔ ｍｅ 等， ＸＩ ｒ ｅｓ ｏ ｌ 、 ａ ｌｍ ｒ ｅ ｎ ｓｕ ｉ ｉ ｎ ｔ ｉ ｒ ｏｍ 和Ａ ｃ ｙ ｒ 并分别对阀门 、刀磨具、 轴承、 特殊弹簧、 高速钢、 钻基 合金进行深冷处理， 实验结 果表明深冷处理 对于提高 上 述材料的 性能和使 用寿 命有显 著的 作用。 ｒ 发起下， ９ 年美国 在Ｇａ ｙ １８ ７ 成立了国际 深冷处

　　下在某一 温度范围内长时间保温， 会产生不同 即 逆性的马氏 体转变， 这种转变使得局部 的体积膨胀， 并由 膨胀引起的应力 都会导致零件变形。 ２ 由温度 应力引起弹性和塑性 畸变， 在深冷处理过程中， 零件各部分的 由于 温度差 或由 不同 组织间 某些物理性能的差 异，引 起收缩不均匀， 产生了 就 温差应力；当 应力低 于材料的 弹性极 限时， 就仅使零件 产生 可逆的弹性扭曲 某一部分的 。当 温度应力超过了 材料的屈 服极限 时，零件将发生不 可逆转的扭曲 变形。 对于 Ｉ ｌ ｉ Ｎ 不锈钢，通过 ｒ Ｃ ８ｇ 深冷处理使得马氏体转 变和变形充分发生， 然后， 经 过精加工， 使零件中 保持 组织和尺寸的 相对稳定性。 为了保证阀门 在低温下安 全可靠的 运行， 计过程中 设 还必须同时考 虑机械强度和 传热学 要求。 在正常工作 状态下， 填 阀杆 料函处不冻结 热设计的基 便是 本要求，通过合 理设计阀 杆的 结构和尺 寸能 够得以实 现。

　　理研究会 。 日本，近藤 正男研究 了深冷处理和马氏体相变的关系；大川雄史研究 了深 在 冷处理对Ｓ Ｄ Ｋ 材料使用寿命 和Ｓ Ｄ 钢耐磨性 的影响 ；岸上慎次郎则对不锈钢的深冷处 Ｋ ｎ

　　度要求 很高的场合 。 由于气 体分离、液化天然气和乙烯石化等行业 的快速发展，低温阀门的应用越来越

　　广泛。 但是用 ｒ ｉ Ｃ Ｎ奥氏体不 － 锈钢制作的低温阀零件，在 低温下会发生变形，有时甚至 是严重变 形。 其原因主要有以 两点 。 下 ］ ５ １

　　１ 马 氏体转变和组织应力引起的变形，奥 氏体不锈钢零件，当温度冷却至Ｍｓ 以 ． 点

　　安娜 理工大学机械工程系ＲＦ ｎ ｎ ． ３ａ刀 教授对十二种工具钢、三种不锈钢、四种其它钢种

　　都 作了低温处理． 材料对于低温处理 可以分为五 类： 第一类， 经过７ 或１ Ｋ ７ ８ 低温处理 Ｋ ９

　　后 ，其耐磨性有显著 的提 高，而且７Ｋ的深冷处理效果较 １９ 深冷处理有很大 的提高 ； ７ ８Ｋ 第二类 ， 经过两种低温 处理后其耐磨性有所提高 ， ７ 和１ Ｋ 但７Ｋ ８ 低温处理效果差别不大； ９

　　为了 保证产品质量， 低温阀门 产品必须进行低温试验１ 阀门 ］ ６ ， 低温试验可以 检查阀门 在 低温下的各个方面的工 作性能 ， ］ ７ １ 通常采用将 待验阀门阀 体浸没于冷却 介质中， 进行冷

　　为了指导低温阀门的 冷态 试验， 通常对其传 热过程预先进行模 在模拟过程中的 拟， 沸 腾换热系数是一 个很重要的 参数， 本文求解阀门 在液氮中的 换热系数是通过实验与经 验公式联立求解得出，并且通 过沸腾试验进行修正。

　　所谓深冷处理 （口 ｇｎ ｔａ ｅ ） 称超 ｃ 。ｅｉ ｎｎ 又 ｃ ｎ ｅ ｒ ｔ 低温处理， 一般是指 １ ℃以 在一 ０ 下对材 ３ 料进行处理而使材料的综合 性能 提高的 方法。 早在 １ 多年前， ０ 人们就开始将冷处理应 用于钟表零件中， 发现能提高材料的强 耐磨性、 稳定性和使用寿命。 度、 尺寸 深冷处理 工艺 则是 ２ 世纪 ６ 年代 ０ ０ 从普通冷处理的 基础之上发展 起来的 一项新技术１ 与常规冷 １ ２ 。 处理 （℃￣一 ℃） ０ １ ０ 相比， 深冷处理能更加 深入地改善材料的机械性能及稳定性，有

　　热系数 资料 很少。 寻求一种精确的、比较通用的测量方法来获得材料表面换热系数，有

　　助于材料深冷处 理过程中 温度场 模拟计算、 组织转变预测和内 应力场分析等一系列问 部 题的解决。 对于此 类问题可以利 用反传热法来 求解， 通过测 即 得物体内 部或表面上一些 点的温度随时间 变化数据， 参照程序， 进行迭 代， 从而求得深 冷处理过程中 材料表面 ， 的综合换 热系 进而可以 数， 利用计算机来模拟 材料在 深冷处 理过程中温度场的分布， 指 导和优化材料的 深冷处理过程． 深冷处理过程中 影响换热的 由于 ， 条件很多， 使得很难 求解准确 换热 系数。 反传热 法可以 很准确地求 解出各 种不同 处理条件下的换热系数， 在 本文的 第六章 会对利用反传热法求 解对流换热系数做一个初步的 研究与分析。 深冷 其特殊的 处理以 处理作用 被广泛地应用于各行各业中， 是在对材料尺寸精 尤其