[科普中国]-冷处理

冷处理是指将淬火钢继续冷至室温以下，使在室温尚未转变的残余奥氏体继续转变为马氏体的一种热处理操作。 冷处理的目的是尽量减少淬火钢中的残余奥氏体。1

作用通过冷处理，可增加钢的硬度。例如，可用于各种工具钢和渗碳钢件，以提高其耐磨性和使用寿命。

通过冷处理基本消除了引起尺寸变化的各种因素（残余奥氏体等），故在使用过程中，使工件尺寸保持稳定。使残余奥氏体转变为马氏体，对于许多零件来说是很有必要的。

冷处理操作并不复杂，它是将淬火至室温的工件及时地放人冷冻机中（-80℃左右），当工件达到冷处理温度时，适当保持1～2h，即可取出置于空气中。冷处理实质上是淬火冷却的继续。使钢冷却至Mz点以下，停留一定时间，使残余奥氏体向马氏体转变尽可能完全，待它缓慢升温至室温，再进行回火处理。

操作要点(1)冷处理应在工件淬火后立即进行，以避免在室温停留引起残余奥氏体稳定化。室温停留时间愈长，奥氏体稳定化愈严重，冷处理效果愈差。

(2)马氏体转变主要发生在连续冷却过程中。和淬火时一样，工件达到冷处理温度后，转变即告完成，不需保温。但是为使批量装料时所有工件的心部都能达到冷处理温度，可根据情况保温1～3 h。

(3)冷处理不应在工件冷至室温之前进行。对于形状复杂、尺寸较大的工件应随设备一起由室温降至处理温度，以防止工件开裂。

(4)冷处理结束后，工件应在空气中缓缓回升至室温。未到室温不能进行回火，到达室温后应及时回火，这能防止零件开裂。

冷处理后，由于残余奥氏体向马氏体转变的结果，钢的硬度增加，工件的尺寸也略微增大。1

设备常用的冷处理设备主要有：冷冻剂、干冰冷处理设备；液化气体冷处理设备等。

一、冷冻剂

冷冻剂是冷处理设备中所使用的工作介质，应具有较低的沸点，较小的液化压力及较大的蒸发热和比热容，还应具有一定的安全性和经济性。

二、干冰冷处理设备

直接使用固态干冰的冷处理设备的最低温度为-78℃。设备为一双层容器，两层间填以隔热材料，通常为聚酯泡沫材料。外层常用木板或钢板制成，内层用铜、铝或钢板制成。工件与干冰块一同装入容器中冷却，加盖密封，使工件冷处理。也有将工件装入另一容器中与干冰隔离。这种装置冷却均匀性差，冷却过程缓慢，干冰消耗量大，温度调节困难。

当使用冷冻剂时，其冷处理设备的结构与前者基本相同，只是在容器中将干冰溶于变性酒精、丙酮或汽油中配成冷冻剂，待冷冻剂达到所需温度时即可将工件或装有工件的容器浸入其中进行冷却。在冷却过程中继续添加干冰以保持冷处理温度恒定。由于工件与冷冻剂直接接触，工件各部分冷却均匀，冷却效果好。

干冰冷处理设备结构简单，容易制造，操作方便，但生产成本比较高，用以零星处理小型t件。常用容器结构为网筒形，内径在300~600 mm范围内，深度在1000 mm以下，隔热层厚度约150～250 mm。

三、液化气体冷处理设备

液化气体冷处理设备利用液化的氮、氧等气体在蒸发时的吸热作用冷却工件，工作温度可接近-200℃。液浸式设备将工件直接浸入液化气体中冷却；汽化式则利用液体汽化冷却冷冻室来冷却工件。前～种冷却温度过低，应用较少。

热处理生产上常用的液化气体冷处理设备，主要包括冷冻室、液化气体储存容器、真空泵、连接管道、温度控制仪表等。2

安全规程为了保证生产安全，在冷处理时，必须遵守下述操作规程。

(1)工件进行冷处理前，必须彻底仔细地清洗工件上的油污，并且烘干。这是因为油污和水有可能和冷却介质(特别是液态氧)发生激烈的化学反应而引起爆炸。

(2)不能在冷冻机具附近吸烟，这是因为当空气中含有一定量的氨时就有可能引起燃烧与爆炸。

(3)冷处理操作时，必须穿好工作服和长统鞋，戴上棉手套和防护眼镜，避免液体冷却物溅到身上。

(4)将工件放入冷却器，或从冷却器中取出工件时，都要用长柄的工具，避免直接接触冷却器。

(5)冷处理操作时，可能使操作者引起局部冻伤，如果发生局部冻伤，可用手按摩或涂上一些碘酒、樟脑酒精，或用温水泡洗，擦干以后，并涂上一些油质如凡士林、樟脑油膏等，并必须注意保暖。并不是所有的工件都必须进行冷处理，一般只对那些精度要求高、必须保证其尺寸稳定性的工件，如精密量具等才进行冷处理。3

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所