残余奥氏体和深冷处理：深冷何时值得

什么是残余奥氏体

淬火在马氏体开始 (Ms) 和马氏体结束 (Mf) 温度之间将奥氏体转变为马氏体。在普通低碳钢中，Mf 高于室温，转变完成。在高碳和高合金钢中——工具钢、渗碳牌号、轴承钢——碳和合金含量降低 Ms 和 Mf，一部分奥氏体根本不会转变：残余奥氏体，一种混入硬化组织中的软相。

量随牌号和奥氏体化实践变化很大；在从其温度范围顶端硬化的高合金工具钢中，报告的数字从百分之几到约 20–30%。

为何重要

• **硬度和耐磨性：**残余奥氏体比马氏体软，因此过量会损失硬度和接触疲劳性能（轴承钢为此规定严格）。
• **尺寸稳定性：**残余奥氏体是亚稳态的。它可能在以后转变——在应力、磨削热或温度变化下——转变会使零件膨胀。量规、精密模具和轴承部件在服役中漂移超出公差是经典症状。
• **它并非全坏：**少量受控的残余奥氏体可有益于韧性和滚动接触行为，回火本身可转化其中大部分（见下文）。

补救措施，按顺序

1. **回火。*适当选择的回火（对于工具钢是第二次*回火）分解残余奥氏体并回火由此产生的新马氏体。对于许多工具，这已足够，无需冷处理。
2. 深冷处理——将刚淬火的零件冷却到约 −70 to −85 °C（干冰或机械制冷范围）并短暂保温，推动转变更接近 Mf。广泛用于轴承和渗碳部件。
3. 深度低温处理——冷却到液氮温度，约 −196 °C，缓慢受控冷却和升温，通常保温许多小时，并始终随后进行回火。除了完成奥氏体转变外，深度低温被认为可促进工具钢中非常细小的碳化物析出；尺寸稳定性益处已得到充分证实，而耐磨寿命益处的程度因牌号和研究而异。

决定成败的顺序规则

• 在淬火后及时处理——延迟的零件可能使奥氏体稳定化，受应力的零件如果保持淬火态可能开裂。
• 逐渐冷却和升温；薄截面和复杂模具在两个方向上都对热冲击敏感。
• **始终随后回火。**在冷处理中形成的新马氏体是未回火的且脆；以室温结束而无回火的低温循环使零件更糟。

何时值得

深冷或低温处理在以下情况物有所值：精密量规和标准件、高端切削和成形工具、具有严格残余奥氏体限制的轴承部件，以及公差无法吸收服役中膨胀的模具。对于中碳钢的一般机械零件——其本身残余奥氏体很少——它增加了成本而没有回报机制。