宁广胜 蔡 欣 陈 卓 钟巍华 黎军顽

(1.中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究部，北京 102413; 2.上海大学材料科学与工程学院，上海 200444)

深冷处理(deep cryogenic treatment, DCT)成本低廉，不影响环境，是一种前景广阔的材料改性方法，具有可观的经济和市场效益[1]。与表面处理不同，深冷处理能一次性地改变从材料表面至心部的显微组织，在不改变材料化学成分的前提下，可显著改善材料的耐磨性[2]和冲击韧性[3]，提高工件尺寸稳定性[4]并改善残余应力分布状态[5]，延长工件使用寿命[6]。

虽然对深冷处理的研究已取得了不少成果[7- 11]，但受研究手段的局限，对许多材料深冷处理机制的研究尚不够系统和深入，存在诸多争议和矛盾。例如，Gavriljuk等[12]的研究表明：X153CrMoV12钢中低温马氏体相变发生在-100～-170 ℃，并在- 150 °C附近相变最剧烈，这是相变驱动力与温度降低成正比以及发生等温转变动力学所需的热激活能折衷的结果，它对回火过程中碳化物的析出起着重要作用；通过观察回火过程中碳化物的演变特征，Li等[13- 14]认为深冷处理能增加低碳钢中原子的扩散驱动力，从而促进细小弥散的碳化物在时效过程中形成和析出；并通过内耗试验对深冷处理试样SKK峰的分析认为，深冷处理过程中铁原子晶格收缩强烈诱导碳原子移动，增强了碳化物析出的驱动力。然而，这些结论只是假设或推测，缺乏直接证据的支撑，尚未形成令人信服的相变机制。深冷处理的潜在机制，无论是残留奥氏体向马氏体的转变[15]，细小碳化物的析出[16]，还是改善残余应力分布[17]，都与深冷处理过程中微观结构和应力的演变密切相关，因此掌握深冷处理过程中材料微观组织和应力的演变规律，对揭示材料深冷处理的机制非常重要。……