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研究了不同冷熱循環處理工藝對AZ31 材料的組織和力學性能的影響。研究發現，與單純熱處理相比，先在液氮中進行1 h 深冷處理，再進行573 K × 1 h 熱處理后的AZ31 材料的硬度提高了12.78%，抗拉強度提高了8.77%，而先經過573 K × 1h 熱處理，再經過1 h 深冷處理作用處理后，材料的伸長率可提高22.97%。
與其他材料相比，鎂合金具有密度小、比強度高等優點，因此，在汽車、航空航天、通訊電子業等領域的應用日益廣泛。但是，鎂合金具有密排六方晶體結構，滑移系少，塑性變形能力低，這些性質使得鎂合金的室溫加工性受到嚴重影響。但是當溫度升高到一定范圍時，鎂合金的變形能力將大幅提高，因此，通過合適的熱處理和合適的加工工藝可以改善AZ31 的組織性能，但這些技術方法處理的效果并不是很理想。減小晶粒尺寸是改善材料成型性能和提高綜合力學性能的有效途徑，獲得微細的晶粒的常用方法有快速凝固、軋制和等徑角擠壓等方法，但這些方法技術復雜，質量不穩定，且要求的成本較高。本文研究了冷熱循環處理對AZ31 鎂合金的組織和力學性能影響。
深冷處理是對傳統熱處理的一種補充，在改善材料的性能方面具有獨特效果。低溫下，原子的擴散運動大幅度減少，甚至停止，但是卻能促進金相組織的轉變，改變材料的力學性能。比如，深冷處理能夠促進奧氏體向馬氏體的轉變和細小碳化物的析出，提高材料的硬度和耐磨性能。然而并不是深冷對所有材料的力學性能的改變都是一致的，有時甚至是相反的，比如對AISI1040 進行深冷處理后，材料表面拋光處理性能得到了提高，但是它的耐磨性能和剪切力等力學性能都在一定程度上下降了，深冷處理能夠改善材料的焊接性能，有文獻表明，5A06 鋁合金的深冷處理后，能夠使β 相分散，細化晶粒，使焊接部位的力學性能得到大幅度提高，提高了焊接的穩定性。材料的微量元素直接影響到材料的深冷處理效果，比如Cu-14Fe 和Cu-8Cr 經過深冷處理后材料的抗拉強度可以分別提高106 和56MPa，同時導電率也得到了大幅度提高，但熱處理網(http://rechuli.chvacuum.com/)認為對Cu-14Fe-0.1Ag 和Cu-8Cr-0.1Ag 合金的抗拉強度和導電率卻幾乎沒有影響。
深冷處理能夠大幅度減少材料中的殘余應力，改變細小碳化物在馬氏體中的分布，促進其析出，特別是當深冷處理能夠促進馬氏體轉變的時候。影響深冷處理效果的主要因素有溫度、深冷保持時間和深冷冷卻速度。通過降低冷卻溫度，改善冷卻效果，增加冷卻速度，延長深冷處理的時間，能夠促進馬氏體的形核和轉變，降低殘余奧氏體數量，增加析出碳化物的含量，能夠提高材料的耐磨性能。但并不是所有的材料都可以通過深冷處理來提高性力學性能，因為有的細小碳化物的析出不受深冷處理的影響，但是通過循環處理卻能夠獲得良好的具有大量碳化物析出物的組織。
1、實驗材料及方法
本實驗用的材料為工業用的厚2mm 的AZ31板材，直接從市場上購買。先將板材通過線切割制備成標準的板狀拉伸試樣，然后將其分成A、B、C和A0 四組，A 和B 組分別分為A1、A2、A3 和B1、B2、B3、，每小組3 個試樣，A0 和C 組分別為3 個試樣，進行如下兩組試驗。將A 組試樣先放入熱處理爐中進行573K×1 h 的均勻化退火處理，待試樣爐冷到室溫時放入液氮之中進行低溫處理，A1、A2、A3 的深冷處理時間分別為1、2、3 h，然后取出放在空氣中自然冷卻；將B1、B2、B3 試樣先進行深冷處理1、2、3 h，然后取出，放在空氣中自然冷卻后再放入熱處理爐中，在573K 保溫1 h 然后取出，自然冷卻；A0 組只進行573K 保溫1 h 的熱處理；C 組材料不做任何處理。將處理后試樣用砂紙打磨，用自主設計制造的萬向拋光機，對材料的表面進行拋光處理，以減小試驗誤差。再對處理后材料進行硬度和拉伸性能進行測試，拉伸斷口通過SEM 進行表征和分析。
2、結果與討論
表1 為經過不同時間深冷處理后的硬度測試數據。表格中每個數據為3 個試樣硬度的平均值，每個試樣的硬度測定過程中取5 個點進行硬度測試，然后對5 個數據去掉最大值和最小值后求取平均值最為該試樣的硬度。可以看出，材料經熱處理后，硬度得到一定程度的提高，這主要是由于材料經高溫熱處理后形成了大量的等軸晶而引起的。當材料熱處理后再進行深冷處理時，深冷處理對等軸晶材料的硬度的變化影響不大。但當材料先進行熱處理再進行深冷時，硬度卻得到了大幅提高，高達12.78%，這主要是由于前期的深冷處理在材料內部形成了大量的應力應變和細小顆粒，為后續的高溫熱處理提供了大量形核點，同時后續的高溫熱處理消除了深冷處理造成的應力應變和晶界厚度。
熱處理展-工業爐展-2015第十六屆廣州國際熱處理、工業爐展覽會-中國效果最好的熱處理工業爐展--巨浪展覽—The 16th
China(Guangzhou)Int’l Heat Treatment, Industrial Furnace Exhibition
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