２０１ ４．Ｎ０．０４ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｎａｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 工程与材料科学 金属材料深冷处理发展概况探讨 李帅 （重庆文理学院．重庆永川４０２１６０） 摘要：随着时代的发展，机械工业也在不断地前进，对于机械工业中所需要用到的金属材料，其要求也越来越高。自二十世纪 三十年代以来．材料科学的发展带来了举世瞩目的成就，提高了人们的生活水平。但是常规热处理很难兼顾到金属材料的强度和韧 性两个方面．往往采取牺牲一方改善另一方的方法。随着金属材料深冷工艺的出现和不断发展，我们看到了这种特殊的热处理工艺 正在用它的理论作用于实践，兼顾着金属强度和韧性，对世界产生了广泛的影响。 关键词：金属材料：深冷处理 中图分类号：ＴＧ１５６文献标识码：Ａ文章编号：１００３—５１６８（２０１４）０７—００６２—０２ １金属材料深冷处理概况 深冷处理是在１９３９年由苏联科学家提出的。到了１９６５年 前后，美国金属材料研究领域内的专家们也开始着手于金属材 料深冷处理的研究，他们在研究中发现：若对工具材料进行深冷 处理，则会提升它们的机械性能。１９６５年美国路易斯安那理工 大学的Ｆ．Ｂａ￣ｏｎ教授在研究的过程中发现：对深冷处理的模具钢 前后对比，尽管硬度方面没有太大改善，但其耐磨性能却有着显 著的提高，由实验数据可以读出，一１９０度深冷处理材料的耐磨性 大约是一８４度深冷处理材料耐磨性的２６倍，而且经深冷处理的 工具钢其耐磨性有明显提高，但对于其他钢种，它们的耐磨性变 化不大。１９８０年前后，在世界范围内又涌现出很多国家开始对金 属材料深冷处理领域进行又一轮的探索。在美国本土，甚至还组 成了专门的深冷处理公司，如３ＸＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ＆Ｔｏｌｌｉｎｇ和Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ公司等。他们在对材料进行深冷处理的研究中发现， 对刀具、磨具、齿轮、轴承、特殊弹簧、硬质合金、高速钢、钴基合 金等进行深冷处理．可使他们的使用寿命提高约５～１０倍。日本 的近藤正男研究了深冷处理和马氏体相变的相关关系。金属材 料的深冷处理技术大约是在２０世纪８０年代末传入我国．并首 先应用于工具钢及模具钢。近年来，随着仪器设备的进步和深冷 技术理论及应用技术的不断革新，其应用范围也逐步从黑色金 属扩大到有色金属 合金，铜合金等）及复合材料等方面。如我 国湖南大学材料与工程学院陈鼎等就在金属材料深冷处理领域 有很多建树。 ２金属材料深冷处理工艺 ２．１关于深冷处理过程中的升降速度 对金属材料进行深冷处理的方法大致有两种，一种是液氮 的直接冷却法．一种是液氮的问接冷却法。液氮的直接冷却法是 将所要进行深过冷的材料直接放入液氮中。液氮的间接冷却法 是利用液氮的气化潜热和低温氮气吸热来致冷。金属材料深冷 领域内的专家们对此问题尚未形成同意观点。有的认为要对金 属材料进行快速深冷处理，这样更有利于金属材料内的残余奥 氏体转化为马氏体．从而提高处理后材料的组织性能和机械性 能；还有些认为激冷对工件的热冲击太大，严重时会引起开裂。 ２．２关于深冷处理的保温时间 一般而言，工件尺寸越小，完成转变所需的时间越短，对它 进行深冷处理的保温时间也就越短。但要确定深冷处理保温时 间长短，需要充分考虑材料本身的体积、导热性、冷透所需的时 问以及残余奥氏体的转化稳定情况等因素。需要注意的是，在这 个过程中不需要考虑奥氏体向马氏体的转变速度。有一些研究 学者认为，深冷处理的保温时间越长越好，这样可以使得钢中残 余奥氏体的转变和碳化物粒子的形成更加充分，从而提高升被 处理零件的机械性能。 ２３关于深冷处理次数 对于深冷处理的次数，通过以往大量的实验，都显示材料 经二次深冷处理效果最佳。因为经二次深冷处理可以最大限度 地改善材料的力学性能且经二次深冷处理后，材料的组织将不 再发生变化。也就是说，在二次深冷处理后，再对材料进行几次 深冷处理也都是多余的，非但没有效果还会导致浪费，不利于建 设资源节约型实验平台。 ２．４回火工艺和深冷工艺顺序的影响 按照生产实践中的相关经验和回火顺序问题．金属材料的 深冷处理可分为两种：一种是在回火前对金属材料进行深冷处 理，另一种是在回火后对金属材料进行深冷处理。到现在为止的 大量研究实验表明：在回火前对材料进行深冷处理能较大地提 高材料的切削加工性能，而在回火后对金属材料进行深冷处理 能大幅度地提高材料的力学综合性能。在使用材料时要根据实 际情况具体问题，具体分析，具体处理。 ３深冷处理机理 ３．１ 工模具钢的深冷处理作用机理 关于对工模具钢的深冷处理作用机理，现有的主要观点如 下：（１）有超细碳化物从马氏体中析出。（２）材料内部发生马氏体 相变，从而提高工件的综合力学性能。（３）组织细化从而引起材料 强韧程度提高。（４）材料表面产生了残余压应力，最终会使材料的 耐磨性之前相较有所提高，大大提高材料的使用寿命。（５）深冷处 理使得材料内金属原子的部分动能转化为势能从而使得材料内 部的金属原子结合得更为紧密．进而提高了材料的使用性能。 ３．２其他钢铁材料的深冷处理作用机理 深冷处理能提高渗碳钢、结构钢和不锈钢等工件的强度、 韧性和耐磨性，从而提高其使用寿命，但效果不如工模具钢那么 显著。深冷处理对于渗碳钢和结构钢的主要作用机理是，基体组 织细化和微细碳化物析出从而发生弥散强化。而深冷处理对不 锈钢的作用机理主要还是残余奥氏体转变为马氏体，从而提高 了工件的硬度和强度。 ３－３深冷处理对硬质台金的作用机理 根据文献查询可以了解，深冷处理可以提高硬质合金的硬 度和抗弯强度、和冲击韧性。深冷处理对其作用的机理是：深冷 处理使得硬质合金中一部分的粘结相发生了马氏体转变．从而 提高了硬质合金的机械性能。 ３．４深冷处理对有色金属的作用机理 （１）关于铜合金过冷处理的作用机理现在没有明确的理论， 一般认为可能是在极低的温度下铜合金发生了类似钢中残余奥 氏体向马氏体转变的相变，并且晶粒得以细化。 ２０１４．Ｎ０ ０４ 工程与材料科学 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｎａｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 浅谈电流互感器 廖摘成 （凉山州职业技术学校，四川 西昌 ６１５０００） 要：电流互感器是一种按一定的变比变化电流的设备，它的功能是向二次系统提供电流信号以反应一次系统的工作状况。 关键词：额定电压；变流比；精度等级；容量；电流互感器接线；安全运行要点 中图分类－￣－：ＴＭ３０６文献标识码：Ａ文章编号：１００３～５１６８（２０１４）０７—００６３—０２ 电流互感器的工作原理与变压器类似，使用时其一次线圈 电流互感器的种类很多。按安装地点可分为户内式和户外 直接串接于一次电路中，匝数很少，其电流的大小完全取决于被 测线路中负荷电流的大小，与二次线圈的电流大小无关。电流互 感器的二次线圈所接仪表和继电器的绕组阻抗很小．正常情况 下，电流互感器近乎于短路运行状态。 １ 电流互感器的技术参数和型号 １．１ 电流互感器的技术参数 （１）额定电压，指电流互感器在规定条件下长期正常工作 时，一次线圈上所接入的线路的额定电压。 式，按安装方式可分为支柱式、穿墙式和装入式，按绝缘形式，可 分为干式，浇注式，油浸式等。电流互感器的类型结构由其型号 标出。 电流互感器的型号表示为 Ｌ口 口 口 口一口／口一口 第一字母：Ｌ＿电流互感器。 第二字母：Ａ一穿墙式：Ｂ一支持式；ｃ一瓷箱式；Ｄ一单匝 式；Ｆ一多匝式；Ｊ一接地保护；Ｍ一母线式；Ｑ一线圈式；Ｒ一装入 式；Ｚ—ｚ支柱式。 （２）额定电流比，即标称变比，指一次线圈额定电流与二次 额定电流之比。因为电流互感器的二次电流都是５Ａ，所以变流 比决定于一次额定电流。额定电压１０ＫＶ电流互感器的一次额 定电流又５、１０、ｌ５、２０．３０、４０、５０、７５、１００、１５０、２００、３００、４００、 第三字母：ｃ一瓷绝缘；Ｊ一树脂浇注绝缘；Ｋ一塑料外壳； Ｗ一户外式；Ｚ一浇注绝缘。 第四字母：Ｂ一保护级；Ｄ一差动保护；Ｑ一加强型；Ｊ一加大 容量。 ６００、８００、１０００、１５００Ａ等多个等级。额定电压５００Ｖ的电流互感 器的一次额定电流还要大一些，最大可以达到２５０００Ａ。 第五字母：Ｄ一差动保护。 第六数字：电压等级。 第七数字：精度等级。 第八数字：额定电流。 例如，ＬＡ一１０为穿墙式、额定电压为ＩＯＫＶ的电流互感器。 ＬＱＪ～１０为线圈式、树脂浇注、额定电压为１０ＫＶ的电流互感器。 （３）精度等级，电流互感器的精度等级是用电流的相对误 差表示的，即 ＡＩ％： １１ｉ、 ×１００％ 式中，ＡＩ％为电流相对误差，也叫变流比误差：Ｋ１为变流 比；Ｉ２为实测二次电流；Ｉ１Ｎ为一次额定电流；△Ｉ％为电流互感 ＬＦｚＪ—ｌＯ为贯穿复匝式、浇注绝缘加大容量的额定电压为 ＩＯＫＶ的电流互感器。ＬＭＺＢ一０．５为０．５ＫＶ、母线式，浇注绝缘、 保护用电流互感器等。 ２电流互感器接线 器的精度等级。例如，０．５级电流互感器的电流相对误差为± ０．５％。 （４）额定容量，指电流互感器在额定二次电流和额定阻抗 下运行时，二次线圈输出的容量。由于电流互感器二次电流为标 ２．１ 电流互感器接线原理图有以下几种： 准值（５Ａ或１Ａ），所以其容量常用二次阻抗表示。因为电流互感 器的误差与二次负荷有关，故同一台电流互感器使用在不同准 确度级时，会有不同的额定容量 １．２电流互感器的型号 图１为单相接线。用于测量对称三相负载或相负荷不平衡 度小的三相装置中的一相电流。 图２为星型接线。用于相负荷不平衡度大的三相负荷电流 测量以及电压为３８０／２２０Ｖ的三相四线制测量仪表，监视每相负 （２）深冷处理对镍基合金性能的作用机理是深冷处理会使 得材料发生应力松弛的现象．微裂纹向相反的方向发展。 （３）深冷处理对非晶合金作用机理是促进非磁性元素表面 沉积，从而使得材料发生类似于结晶时结构松弛的现象。 （４）深冷处理对铝及铝基合金的作用机理是消除铝合金材 料的内应力，提高尺寸稳定性，减少切削变形，提高金属材料的屈 服强度和综合力学性能。 ４深冷处理的晶粒转动 关。 ５结语 深冷处理是一种兼顾材料强度和韧性的一种特殊的热处 理工艺，在全世界范围内已得到广泛应用。但我们也要认识到这 种技术对某些材料的作用机理方面的研究还不够深入。而且它 的稳定性也需要不断进行考究。但我们应该相信的是，随着仪器 设备的不断发展和金属材料深冷技术研究的不断深入，在未来 必定会推动这项技术的日臻成熟并应用于人们的生活中来，提 高人们的生活质量。 作者简介： 李帅（１９９１．６一），男，河北省邯郸市人，本科在读，就读于重 庆文理学院。 通过研究深冷处理对１—８系的１２种常用变形铝合金性 能和组织的影响发现：过长时间的深冷处理可以使铝和铝合金的 ＸＲＤ衍射峰值的强弱发生明显的变化，即深冷处理使铝和铝合 金晶粒发生了转动，出现了择优取向，即织构现象，而且深冷处 理引起的择优取向不仅决定于铝合金的成分还与加工工艺有
