導讀：硬質合金是一種或多種以高硬度、高彈性模量的難熔金屬化合物(WC,TiC,TaC,NbC等)為基體，以過渡金屬(Co,Ni,Fe等)或合金作粘結劑，通常采用粉末冶金方法制備的多相復合材料，是粉末冶金領域中最典型、最重要的材料制品之一。

　　引言

　　硬質合金綜合了硬質相和粘結相的優(yōu)良性能，從而具有一系列優(yōu)點，具有很高的硬度(80～94HRA)和耐磨性，尤其在較高的溫度下仍能保持較高的硬度和強度，600℃時硬度超過高速鋼的常溫硬度，1,000℃時硬度高于碳鋼的常溫硬度，強度還能保持在300MPa附近;具有高的彈性模量，通常為400～700MPa;硬質合金具有很高的抗壓強度，能承受大載荷并保持形狀不變，具有低的熱膨脹系數，一般為鋼的50%，具有良好的化學穩(wěn)定性，比鋼具有更好的抗氧化和抗腐蝕能力。硬質合金成為幾乎所有工業(yè)部門和新技術領域中不可獲缺的工模具材料和結構材料。

　　熱處理是改善材料組織性能的重要手段， 而深冷處理作為傳統(tǒng)熱處理工藝的擴展和延伸，自20世紀中期以來，在材料熱處理行業(yè)中已經得到了廣泛的應用。對于傳統(tǒng)的鋼鐵材料，深冷處理可轉變殘余奧氏體，提高工件的硬度，穩(wěn)定工件尺寸;可析出超細碳化物，提高工件的耐磨性;可細化晶粒，提高工模具的沖擊韌性;可提高馬氏體不銹鋼的抗蝕性，提高工件的拋光性能等。隨著液氮冷卻技術和絕熱技術的進一步發(fā)展與成熟，深冷處理硬質合金也引起國內外的一些工業(yè)企業(yè)的關注。

　　硬質合金深冷處理工藝的現狀

　　深冷處理通常采用液氮冷卻，可使工件冷卻到-190℃以下。被處理材料的微觀結構在低溫環(huán)境下發(fā)生變化，某些性能得到提高。深冷處理最初是1939年由前蘇聯(lián)人提出，直到20世紀60年代，美國才將深冷處理技術工業(yè)實用化，開始主要用于航空領域，70年代擴展到機械制造領域。

　　根據冷卻方法的不同可分為液體法和氣體法。液體法即將材料或工件直接浸入液氮中, 使工件驟冷至液氮溫度，且在此溫度下保溫一定時間，然后取出升溫至某一溫度。這種方式升降溫速度很難控制，對工件有較大的熱沖擊，普遍認為很有可能對工件產生損害。深冷設備較為簡單，如液氮罐。

　　氣體法則是通過液氮的氣化潛熱(約199.54kJ/kg)和低溫氮氣吸熱來制冷。氣體法可使深冷溫度達到-190℃，使低溫氮氣與材料接觸，通過對流換熱，使氮氣經噴管噴出后在深冷箱中氣化，利用氣化潛熱及低溫氮氣吸熱作用使工件降溫。通過控制液氮的輸入量來控制降溫速率，可實現對深冷處理溫度的自動可調，精確控制，且熱沖擊作用較小，開裂的可能性也小。

　　目前氣體法在應用中較多的被研究人員認可，其冷卻設備主要是溫度可控的程控深冷箱。深冷處理可以顯著提高黑色金屬、有色金屬、金屬合金等材料的使用壽命、耐磨性及尺寸穩(wěn)定性，具有可觀的經濟效益和市場前景。

　　硬質合金的深冷技術在20世紀八九十年代始見于報道。1981年日本的《機械技術》，1992年美國的《modern machine shop》等都報道了硬質合金深冷處理后顯著提高了使用性能。從20世紀70年代以來，國外對深冷處理的研究工作卓有成效，前蘇聯(lián)、美國、日本等國均已成功利用深冷處理來提高工模具的使用壽命、工件的耐磨性及尺寸穩(wěn)定性。

　　美國一家工模具公司實際運用結果表明：硬質合金刀片經處理后，其使用壽命提高2～8倍，而硬質合金拉絲模，處理后的修整周期從幾周延長到幾個月。國內在20世紀90年代開展了對硬質合金深冷技術的研究工作，取得了一定的研究成果。

　　總體來講，目前對于硬質合金深冷處理技術的研究開展的較少，也不夠系統(tǒng)，所得結論也有較多不一致，有待科研人員進一步深入大量地探索。從現有研究資料看，深冷處理主要提高了硬質合金的耐磨性和使用壽命，但對物理性能的影響不明顯。

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