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一朦我、液體狀態(tài)的氮

       液氮即液體狀態(tài)的氮涡趟。液氮可以通過專門的設(shè)備制取，也可以在制取液氧的過程中作為副產(chǎn)品而得到涯翠。液氮具有很低的溫度呼泪，其沸點(diǎn)為-195.8℃，可以用作深冷劑憔吉。液氮還可以從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)宗窗，成為氮?dú)猓梢宰鳛楸Ｗo(hù)氣體通入熱處理爐內(nèi)肿讽。在空氣中蛮埋，氮?dú)馑嫉谋壤齴ui大。液氮也不像液氧那樣易燃找田、易爆歌憨，所以，液氮具有資源豐富墩衙、安全性較好等優(yōu)點(diǎn)务嫡，在材料熱處理方面有著主要用途。

二漆改、液氮在真空熱處理中的應(yīng)用

       真空熱處理是國內(nèi)外正在采用的比較*的熱處理方法心铃，在真空熱處理中准谚，往往離不開使用氮?dú)狻＠缛タ郏?dāng)鋼鐵件在真空爐中加熱時(shí)柱衔，若真空程度過高，則為防止工件材料中的合金元素?fù)]發(fā)愉棱，需對(duì)爐中回充適量的氮?dú)馑纛恚蕴犭x爐內(nèi)微量氣體的壓力。又如奔滑，在真空加熱油淬的真空淬火過程中或链，有時(shí)為了保證或提高淬火油的冷卻能力，需在工件冷卻之前舀美，向真空爐中回充足夠的氮?dú)狻Ｔ诟邏簹獯銜r(shí)垃燃，需要快速向真空爐中充入高于一個(gè)大氣壓的氮?dú)庥裎ΑＴ阡摷婵栈鼗饡r(shí)，在抽真空后需回充氮?dú)庖詫?shí)現(xiàn)爐內(nèi)保護(hù)氣體循環(huán)均勻加熱介然，以及實(shí)現(xiàn)回火后的快速冷卻掷锻。

       真空熱處理所需的氮?dú)猓懈鞣N不同的來源盗晨。由于液氮的密度遠(yuǎn)比氮?dú)獯竺锢矗w積遠(yuǎn)比氮?dú)庑。阌谶\(yùn)輸和貯藏献鬼，而且在大量供應(yīng)時(shí)價(jià)格也較便宜澈虱。所以，液氮是真空熱處理所用氮?dú)獾闹匾獊碓粗弧?/p>

       在國外和我國上海等地许夺，有不少廠家就使用較大的儲(chǔ)存罐表牲，存放由液氮供應(yīng)廠商專車運(yùn)送來的液氮，并將由液氮逐漸汽化而成的氮?dú)庥糜谡婵諢崽幚矶笸省Ｋ麄冋J(rèn)為想幻，使用液氮比使用瓶裝氮?dú)饣虿捎弥频獧C(jī)制氮經(jīng)濟(jì)合算。

       當(dāng)然话浇，是用液氮合算脏毯，還是用瓶裝氮?dú)饣蛑频獧C(jī)供氮合算，這與當(dāng)?shù)氐臍庠礂l件幔崖、以及熱處理生產(chǎn)廠用氮?dú)饬康拇笮〉染唧w情況有關(guān)食店。液氮的價(jià)格不僅與其純度的高低有關(guān)，與一次購入量的多少也有關(guān)赏寇。例如在2003年春季和夏季叛买，湘潭有一家制氧廠生產(chǎn)銷售的液氮，一次購1000L以上時(shí)，售價(jià)為每升1元率挣；若零售刻伊，則每升4元。

三椒功、液氮在材料深冷處理中的應(yīng)用

       精密量具和一些精密器件捶箱，要求其組織穩(wěn)定，在使用和儲(chǔ)存中不變形硫舞。而其中有些鋼鐵制造的精密量具和器件相脱，在淬火后存在殘留奧氏體。若不消除殘留奧氏體铅惋，則這些量具和器件就難以保證不變形绅拢。消除這此殘余奧氏體的一個(gè)有效方法就對(duì)其進(jìn)行冷處理，讓殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體泪滥，并通過回火使其變?yōu)榉€(wěn)定的回火組織濒聪。有些鋁合金件，在切削加工或長儲(chǔ)园凫、使用中存在容易發(fā)生變形的問題砍没。若不解決變形問題，容易造成或者加工制造的廢品率高十碗、或者售出的產(chǎn)品質(zhì)量不好鸥司。這些變形問題，往往與其原材料或切削加工產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力有關(guān)汉惫。解決這些變形問題培愁，有時(shí)需要采取高低溫循環(huán)熱處理的方法消除殘余應(yīng)力，其中包含了冷處理或-130℃以下低溫的深冷處理缓窜。為了消除鋁合金件淬火后的殘余應(yīng)力竭钝，有時(shí)也需要進(jìn)行反淬火，即把淬火后的工件進(jìn)行深冷雹洗，然后再用較快的升溫速度讓工件溫度提高香罐，使其產(chǎn)生與淬火時(shí)相反的熱應(yīng)力。

       還有一些特殊用途的材料或產(chǎn)品时肿，為了使其滿足在低溫環(huán)境下使用的尺寸穩(wěn)定性和安全性要求庇茫，也需要經(jīng)過冷處理或深冷處理。由于液態(tài)氮的溫度為-196℃螃成，化學(xué)穩(wěn)定性也較好旦签，所以可以直接或間接地用于上述冷處理。有些形狀較簡(jiǎn)單寸宏，不用擔(dān)心深冷開裂宁炫、不用擔(dān)心力學(xué)性能變化的鋁合金件或鋼件偿曙，可以直接浸放入液氮中深冷處理。當(dāng)不能直接浸泡時(shí)羔巢，可以采用液氮的揮發(fā)氣作為冷卻介質(zhì)附直。還可以將液氮作為制冷劑，使擺放工件的容器(低溫箱)降溫到所需的冷處理溫度霹早。

四矢锯、鋁合金件深冷處理后的力學(xué)性能變化

       我們公司在對(duì)經(jīng)過深冷處理的鋁合金件切削加工時(shí)發(fā)現(xiàn)，其材料比未經(jīng)冷處理的同一種零件的材料硬一些秋贤。后來發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象不僅僅出現(xiàn)于一種零件跛猛、一種材料，而帶有普遍性爬喝。于是儡绩，我們?nèi)∑渲幸环N2A12牌號(hào)T4狀態(tài)的鋁合金件作了硬度對(duì)比。其結(jié)果見表1程鸵。從表1可見鹿磁，2A12-T4鋁合金件經(jīng)過深冷處理后，硬度確實(shí)有提高缔道。7A04鋁合金經(jīng)-196℃深冷處理后，其強(qiáng)度會(huì)有明顯的提高管书。由此可見享甸，采用液氮對(duì)鋁合金件進(jìn)行-196℃的深冷處理，是進(jìn)一步提高其材料強(qiáng)度的有效途徑之一梳侨。

五蛉威、液氮在材料熱處理中的其他應(yīng)用

       液氮還可以用作超低溫淬火的淬火介質(zhì)。由于液氮的冷卻速度比水大5倍走哺，液氮的汽化潛熱為水的1/11蚯嫌，所以工件淬入后立即被氣體包圍，淬火變形及淬裂的可能性較小丙躏。鋼在液氮中淬火后择示，殘余奧氏體量極少，可使其獲得更高的硬度和尺寸穩(wěn)定性晒旅。但由于液氮容易揮發(fā)栅盲，消耗量較大，生產(chǎn)成本較高废恋，所以目前應(yīng)用得較少谈秫。此外，電子顯微鏡是觀測(cè)和研究材料鱼鼓、分析熱處理質(zhì)量問題的大型儀器私免。而液氮?jiǎng)t是電子顯微鏡所需要的一種輔助材料木冈。

六、液氮使用的安全性

       雖然液氮為非易燃物檀抡，但在使用演易、運(yùn)輸和貯藏液氮的時(shí)候，也必須注意安全层漠。例如爱茫，不要用手直接接觸液氮，并且注意防止液氮濺到身上涨旨，以防凍傷慰沸；應(yīng)在通風(fēng)的場(chǎng)所使用液氮，以防氮?dú)馐谷酥舷⒉鄱＃谎b運(yùn)液氮時(shí)磷像，不要將液氮封裝過嚴(yán)，以防發(fā)生物理爆炸等等津贩。

七邦匆、結(jié)語

       液氮是真空熱處理所需的氮?dú)鈦碓粗唬质菍?duì)材料作深冷處理的一種較為安全和經(jīng)濟(jì)的制冷劑尝江。真空熱處理有著廣闊的發(fā)展前景涉波；而材料的深冷處理，無論是在穩(wěn)定材料組織炭序、防止產(chǎn)品變形方面啤覆，還是在探討進(jìn)一步提高材料性能方面，都更值得人們?nèi)パ芯亢蛻?yīng)用惭聂。因此窗声，液氮在材料和熱處理方面的應(yīng)用也有著廣闊的前景。