液氮,是一种氮气在常压下被压缩冷却至其沸点以下(-196摄氏度)所形成的液体状态。它无色、无味、无臭,通常储存在液氮罐中,在常温下可呈现出非常低的温度,还可迅速将低温传导给与其接触的物体,因此常被用于冷却和保持物质低温。
凭借这一特点,液氮冷却成为一种常用的冷却技术,被大范围的应用于科学研究、工业制造等领域。在工业领域,液氮被大范围的使用在金属加工。各种各样的金属看似无比坚硬,但在深低温液氮的作用下,都可能会发生不同的变化。液氮不但可以提高金属的硬度和强度,同时还会对金属的脆性产生一定的影响。
液氮冷却的原理其实很简单。如果将金属快速从高温状态冷却到低温状态,就会形成高温状态下没办法形成的晶体结构。而由于液氮在温度上升时会发生气化,气化过程会吸收大量热量,可将周围环境的热量带走,实现物体的快速降温,就能够使金属形成超过淬火状态的组织,变得又硬又脆。
用液氮处理金属主要有以下几个步骤,首先是将待处理的金属材料加热至特定的温度,以改变材料的组织架构;然后需要将金属材料放入预冷箱中,用液氮进行预冷,使材料的温度逐渐降低到接近液氮温度的范围。
接着,将材料放入液氮罐中,通过液氮使金属材料迅速降温;再将金属材料从液氮中取出后,用特殊的固定剂,固定住材料内部的组织架构;最后,将金属材料从固定剂中取出,通过逐步回温的方式,将其恢复到室温,就可以完成深冷处理过程。
在冷却处理的过程中,金属零件被置于液氮罐内,经过一段时间的冷却作用后,金属零件表面的温度会急剧下降。这种低温状态不但可以改善金属零件的硬度和强度,还能够更好的降低材料的晶粒度,提高材料的综合性能。
用液氮冷却处理金属的方法虽然很常见,但必须要格外注意的是,液氮是一种低温物质,需要非常小心和谨慎使用,防止造成身体伤害。在加工和应用过程中,合理选择使用的金属材料和液氮处理方法。