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液化天然气的消费量目前正以每年10%的速度增长，是增长迅速的能源市场之一，是国家“十二五”期间调整能源结构重点推广工作。液化天然气的高速发展促进了LNG超低温阀门国产化的步伐，推进了材料低温性能及物相分析的研究。
本文介绍LNG超低温阀门的计算分析过程，针对液化天然气的特点设计超低温阀门的结构。采用等离子堆焊技术在奥氏体不锈钢表面堆焊Ni基耐磨合金，通过冲击试验，拉伸试验，研究AISI304和其表面堆焊镍基合金在常温下和低温下的力学性能；使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM-EDX)、X-射线衍射仪(XRD)、显微硬度仪研究深冷处理对 AISI304和镍基合金的组织和性能的影响；探求低温下材料的变形及低温下尺寸改变大小的规律。通过以上研究得出成果如下所示：
（1）针对LNG易燃、易爆、温度低等特点，LNG超低温阀门需设计长颈阀盖结构、滴水板结构、泄压部件、防静电结构、三重密封结构、防火等特殊结构。
（2）深冷处理可以加强AISI304在低温下的尺寸稳定性，-196℃下AISI304圆棒长度方向收缩率0.05%，直径方向收缩率为0.79%。AISI304低温下依然具备很高的塑韧性，常温和低温下冲击断口都是韧性断口，温度降低断口韧窝会变浅变小；深冷处理后硬度有稍许的增加，微观形貌没有明显变化。
（3）AISI304表面堆焊Ni40硬质合金，低温下母材与堆焊层结合完好，熔合线处没有开裂等缺陷；Ni40的硬度随着深冷温度的降低有一个增高的趋势；在堆焊层与母材的不同位置开坡口进行冲击试验，试样的冲击功大小不同；低温下母材与堆焊层整体的冲击韧性与常温的冲击韧性变化不大；常温和低温下Ni40断口都表现为准解理断裂；深冷处理后堆焊层晶间组织内部有少量的析出物形成，晶间的细碎颗粒含量减少。
（4）AISI304表面堆焊Ni60硬质合金，低温下母材与堆焊层结合完好，熔合线处没有开裂等缺陷；Ni60的硬度随着深冷温度的降低先升高后降低；堆焊试样在常温和低温下冲击韧性变化不大；常温和低温下Ni60断口都表现为解理断裂；深冷处理后堆焊层组织内部有少量析出物形成，晶间的细碎颗粒含量减少。
关键词:液化天然气；超低温阀门；深冷处理；低温物性；等离子堆焊
The consumption of liquefied natural gas is growing by the rate of 10% per year.It is one of the world's most rapidly growing energy markets, It is the main work of "12th Five-Year" about adjusting the energy structure.. The high-speed development of liquefied natural gas contributed to the pace of developing the LNG cryogenic valves,also it promoted the research of materials’ performance and phase at low temperature.
This article describes the calculation of the LNG cryogenic valves. The article designs the structure of LNG cryogenic valves according the characteristics of liquefied natural gas. The nickel-base hardfacings were deposited on AISI304 by plasma transferred arc welding. The impact test and tensile test were employed to research mechanical properties of AISI304 and deposited sample at room temperature and low temperature. The optical microscope (OM), scanning electron microscopy (SEM-EDX), X-ray diffraction (XRD), microhardness tester were used to research the influence of cryogenic treatment to the microstructure and mechanical properties of nickel-based alloys and AISI304.Also the deformation of the material in the low temperature and the law of the size’s changement at cryogenic temperature are researched.The results through the above research are as follows:
(1) Because the LNG is flammable, explosive, and temperature is too low,so the long-necked valve bonnet,the drainingboard, parts of decompression, anti-static structure, triple seal structure, fire protection and other special structures are needed for the LNG cryogenic valves.
(2) The cryogenic treatment can enhance dimensional stability of AISI304 at low temperatures, At the temperature of -196°C , the shrinkage at longitudinal direction of AISI304 rod is 0.05%,the shrinkage at dameter direction is 0.79%. AISI304 still have high plasticity and toughness at cryogenic temperature,both the impact fracture at room temperature and low temperature are ductile fracture. The dimples are shallower and smaller when the temperature is lower. After cryogenic treatment the hardness has a slight increasement,the microscopic morphology did not change significantly.
(3) The Ni40 was deposited on AISI304 by plasma transferred arc welding. The connection of base metal and surfacing is well at low temperature,there isn’t cracking and other defects in the fusion line; the hardness of Ni40 increases with the decreasement of the temperature.When the groove is opened at different locationss,the impact energy of the specimens are different;there is little variation between the impact toughness of room temperature and the impact toughness of low temperature. Fracture of Ni40 at normal and low temperatures are quasi-cleavage fracture;Afte cryogenic treatment small amount of precipitate formed at the intergranular IIIorganizations of surfacing layer,the small phase at the intergranular organizations decreased.
(4) The Ni60 was deposited on AISI304 by plasma transferred arc welding. The connection of base metal and surfacing is well at low temperature, there isn’t cracking and other defects in the fusion line.The hardness of Ni60 climbs up and then declines with the decreasement of the temperature.There is little variation between the impact toughness of room temperature and the impact toughness of low temperature surfacing trial samples at room temperature and low temperature impact toughness Fracture of Ni60 at normal and low temperatures are quasi-cleavage fracture Afte cryogenic treatment small amount of precipitate formed at the intergranular organizations of surfacing layer,the small phase at the intergranular organizations decreased.
Key Words：LNG; cryogenic valve; cryogenic treatment; cryogenic properties;
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1.1 液化天然气
1.1.1 液化天然气简介
随着工业的发展人民生活水平的提高，天然气特别是液化天然气已经成为生产生活*的清洁能源。液化天然气的消费量目前正以每年10%的速度增长，而相比之下是增长迅速的能源市场之一，是国家“十二五”期间调整能源结构重点推广工作。液化天然气（LNG）为一种新兴的清洁、节能能源，一般是由气田中开采出来的，需要在常压下进行脱水，同时进行酸性91视频黄色网和重烃类分离，随后在-162 ℃冷却液化，后才会形成可以使用的液化天然气。液化天然气主要成分是甲烷(CH4)，并包含有少量的乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)和杂质成分[1]。
液化天然气的沸点：-162℃，熔点：-182℃，着火点：650℃，具有分子量小、粘度低、渗透性强、无色、无味、无毒、无腐蚀性、泄漏易于扩散等特点[1]。除了上述特点之外，与传统的汽油柴油相比，LNG的价格更优异，不会产生SO2、NO2等空气污染物更环保，而且作为车用燃料时行驶里程更远，排出尾气更少。由此91视频看看簧色预言LNG必将代替汽油、柴油、煤等传统材料才成为一种新型的能源燃料。从图1.1[2]中可看出，LNG工业发展始于20世纪70年代，年增长率维持在2.5%左右。到了21世纪初，LNG发展迅速，年增长率达到5%左右，2003年天然气消费量为2.6×1012m3，预计到2025年天然气消费量将达5.1×1012m3[3]。为了改善环境污染，保证能源供应多元化，并且改善能源结构[1]，很多能源消费大国越来越重视天然气的引进和生产，各大石油公司也纷纷将新的业务转向LNG，LNG必将成为石油之后又一争夺的热门能源[4]。 1.1.2 我国液化天然气发展现状
中国液化天然气产业的发展，经历了一个从无到有，从小到大的曲折的过程。19世纪80年代末期，中国科学院在四川的绵阳实验室内建了一套液化天然气装置，但是并没成功制备出液化天然气。90年代初期，开封空分集团有限公司与北京焦化厂共同建成了一套液化天然气装置，*次成功生产出50升液化天然气，使得国内液化天然气产业取得了零的突破。到了90年代末期，上海市引进了法国索菲公司技术，建成了国内*个液化天然气工厂，容量为10万吨。在这之后国家更加注重技术、设备的引入，使得国内液化天然气产业迎来了蓬勃的生机，液化天然气不仅产量大幅提高，而且供应地区和使用范围不断增大，这同时带动了液化天然气储运市场的发展[5]。2001年，我国建成了首座商业化运行的液化天然气工厂，即河南省的中原液化天然气工厂，随后新疆广汇、海南福山、北海涠洲岛、江阴、苏州、成都、泰安液化天然气工厂相继投产[6]。 图1.1 液化天然气的发展 Fig. 1.1 The development of liquefied natural gas
制备液化天然气时有很多不同的冷却方式和分离方式，但是目前国内的液化天然气工厂常用的设备主要包含：天然气预处理系统、空气分离制氮装置、氮气压缩、双温增压膨胀制冷循环系统、自控系统、液化冷箱系统、槽车、低温储罐储存系统以及液化天然气超低温阀门等。
虽然我国目前有很多液化天然气工厂，每年液化天然气的产量很大，但是制备液化天然气的关键性技术和设备却一直由欧美的几家比较大型的公司所垄断。到目前为止，天然气液化的提供商只有几个公司，主要包括法国的Axens/IFP，美国的AP、康菲、BV，德国英荷*壳牌、林德等。其中美国的AP公司是行业*，他的技术和设备应用范围广，世界上高达80%的液化天然气产业都是引进了AP公司的生产技术[7]。
我国人口众多，工业化发展迅速，无论是人民的生活还是工业化生产都需要大量的液化天然气来提供能源，面对我国是一个能源消耗大国的基本国情，91视频看看簧色迫切的需要扩大液化天然气的生产和运输。但是目前国内的液化天然气工厂的设备和材料相对于水平比较落后，技术工艺和工程设计主要依靠购买外国，也没有全面系统的相关标准规范，自19世纪80年代以来，我国的液化天然气行业虽然取得了突飞猛进的进展，但是与水平相比，仍然存在很大的前进空间。目前限制我国天然气液化的关键难题主要有两个：一是天然气液化的技术工艺，二是制备液化天然气的关键设备，设备的关键性零部件就是超低温阀门。要推进我国液化天然气行业的产业发展，要学习技术的同时，必须要自主研制所需要的关键型设备和材料，在国内形成一个完整的天然气液化体系，包括液化天然气工厂，接收站、运输系统，以及气化站[8]。无论是在液化天然气的生产、存贮和运输过程中，超低温阀门都是关键性部位，只有在超低温下具有良好的抗拉强度和硬度，较高的塑性以及冲击韧性的阀门，才能避免液化天然气泄漏，保证安全使用。
1.2 阀门
1.2.1 阀门简介
阀门是流体输送系统中的控制部件，具有导流、截止、调节、稳压、分流、防止逆流或溢流泄压等作用。早在4000年前，人类就已经尝试着使用阀门了。在中国古代制盐的过程中，人们就曾经在竹管中塞上木制的塞子以便于从盐井中吸取卤水，这就是阀门的雏形。直到瓦特发明91视频WWW免费下载机以后，阀门才正式大量的应用于工业化生产。纵观阀门发展的历程，用于制作阀门的材料是多种多样的，主要包括：黄铜、锻钢、不锈钢、铸钢、铸铁等。
早期我国的阀门公司主要专注于结构自主研发和材料的自行制备，随着对阀门技术的迫切需要，个别企业从国外引进了一些的阀门生产技术，引起了国内行业的突破，不仅使得阀门质量有了显著提高，而且大大延长了其寿命。阀门具有广泛的用途, 在经济建设和人们生产生活中是*的。不论是在天然气、矿石和石油的开采加工和运输过程中；在医药、食品和化工产品的生产过程中；在火电、水电和核电的电力生产中；还是在飞机、汽车、船舶等机械流体系统中，都是起着举足轻重的作用，是各种流体装置内*的控制设备。另外，在国防军等新技术领域里，各种性能特殊的阀门也具有很重要的作用[9]。
阀门主要技术参数包括公称压力和公称通径。公称压力PN ≤1.6Mpa 的阀门属于低压阀；公称压力PN 为2.5～8Mpa的阀门属于中压阀；公称压力PN 为10.0Mpa～80.0Mpa的阀门为高压阀；公称压力 PN≥100Mpa的阀门，属于超高压阀门。公称通径DN≤40mm的阀门是小通径阀门；公称通径DN为50～300mm的阀门是中通径阀门；公称阀门DN为350～1200mm的阀门是大通径阀门；公称通径DN≥1400mm的阀门属于特大通径阀门。
上海91视频色下载APP阀门有限公司主营阀门有：91视频看看簧色(91视频黄色网91视频看看簧色,可调式91视频看看簧色,波纹管91视频看看簧色,活塞式91视频看看簧色,91视频WWW免费下载91视频看看簧色,先导式91视频看看簧色,空气91视频看看簧色,氮气91视频看看簧色,水用91视频看看簧色,自力式91视频看看簧色,比例91视频看看簧色)、安全阀、保温阀、低温阀、球阀、截止阀、闸阀、止回阀、蝶阀、过滤器、放料阀、隔膜阀、旋塞阀、柱塞阀、平衡阀、调节阀、疏水阀、管夹阀、排污阀、排气阀、排泥阀、气动阀门、电动阀门、高压阀门、中压阀门、低压阀门、水力控制阀、真空阀门、衬胶阀门、衬氟阀门。使用广泛的阀门主要有闸阀、截止阀、球阀、蝶阀、止回阀、安全阀等。闸阀也叫闸板阀，是使用比较广泛的阀门，闸板通过阀杆的上提、下压，对介质形成导通和关断。具有流体阻力小，全开时密封面不受冲蚀，对管道介质的流向没有要求，没有方向性，结实长寿命的优点，同时还有长度大，关闭开启时间长，不方便维修等缺点。截止阀也是一种使用比较广泛的阀门。一般口径在100mm以下。它的工作原理与闸阀相近，通过阀瓣沿阀座中心线的上下移动，截断导通管道介质，具有制造简单，维修方便，结实耐用等优点。同时也具有只允许介质单向流动，流体阻力大，密封性差等缺点。球阀相比闸阀、截止阀是一种新型的、逐渐被广泛采用的阀门。通过阀杆控制球体作90°旋转，使阀门畅通或闭塞，它在管路中起关断作用。具有流体阻力小，全开时密封面不受冲蚀，还有体积小、密封好、易操作、开关时间短等优点，目前广泛应用于石化、电力、核能、等部门。球阀主要的缺点就是在线维修比较困难，有浮动球式和固定球式两种方式的球阀。蝶阀也是目前使用比较广泛的阀门，蝶阀的阀瓣是一个圆盘，通过阀杆旋转，阀瓣在阀座范围内作90度转动，实现阀门的开关。它在管路中起关断和流量调节的作用。蝶阀具有结构简单，体积轻巧，操作方便，密封性好等优点，缺点就是全开时阀瓣易受介质冲蚀。止回阀也叫逆止阀、单流门，是一种辅助性阀门，依靠流体自身的力量以及阀瓣的自重，自动启闭的阀门，它的作用是阻止介质倒流。一般装在水泵出口，防止水锤对水泵造成损坏。常用的有旋启式和升降式止回阀。安全阀当介质压力超过设定数值时，阀门能自动开启泄压，当压力正常后，又能自动闭合，以保证系统正常运行，按结构方式分主要有弹簧式、杠杆式、脉冲式。 按照工作温度分类，工作温度t<－101℃的阀门叫做超低温阀门，工作温度-101℃≤t≤－29℃的阀门叫做低温阀门，工作温度-29℃<t<120℃的阀门是常温阀门），工作温度120℃≤t≤425℃的阀门是中温阀门，工作温度t>425℃的阀门是高温阀门。
1.2.2 LNG超低温阀门
LNG 超低温阀门是与液化天然气相关的一类特殊阀门，它广泛应用于液化天然气的生产工厂、接收站、运输装置、气化站等地方。由于液化天然气的分子量小，浸透性强，粘度低，而且具有易燃、易爆、易汽化等特性[10]，LNG超低温阀门必须具有自动泄压结构、防静电结构、防火结构、滴水板结构、长颈阀盖结构、采用多重密封保证密封可靠性。
LNG超低温阀门的设计工艺和技术要领与普通的阀门相比也有很大的不同：首先是材料的选择，由于液化天然气是一种不同于常规流体的一种特殊的低温流体，在选择阀门材料是必须要综合考虑-163℃的工作温度和LNG的特性；其次是阀门的密封性，由于工作温度不稳定变化较大，温度变化所引起的误差必须要进行有效的补偿，因此需要采用柔性结构；此外，由于工作温度能达到-163℃的超低温，阀门的金属零部件必须进行深冷处理，以稳定材料的金相组织，消除可能存在的低温变形，使材料在服役过程中，不会出现突然的失效[11]。由于常见的一些金属材料，在很低的温度下其强度和韧性可能会有所变化，当阀门的服役温度低于-70℃时，一般使用非金属密封副材料，目前国内低温球阀采用PCTFE材料作为软密封阀座材料，其他低温阀门密封材料主要还是选择金属材料，但缺少金属材料低温下组织结构和变形规律的研究。LNG工厂、接收站、运输、气化站等装置所使用的超低温阀门是LNG项目的关键设备，目前主要依赖于进口，国产化还存在一定的技术难题需要攻关。国内某公司承担LNG用超低温阀门研制的国产化任务，通过技术攻关，研发超低温球阀、闸阀、截止阀、止回阀。图1.2就是LNG超低温截止阀的三维图 图1.2 超低温截止阀 Fig. 1.2 The cryogenic globe valve 
1.3 奥氏体不锈钢
奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢是不同组织形态的不锈钢。铁素体不锈钢的Cr含量为12%-18%，Cr17Mo2Ti、Crl7、Cr25、Cr28等都属于铁素体不锈钢，耐应力腐蚀、耐点蚀能力是铁素体不锈钢显著的特点，但其加工工艺性能和机械性能比较差[12]。高铬铁素体不锈钢脆性显著主要是因为其原始晶粒尺寸比较大，还存在475℃脆性，金属间化合物σ相的存在显著降低韧性。马氏体不锈钢的Cr含量一般为12%-18%还含有一定的C和Ni奥氏体形成元素，马氏体不锈钢可以分为三类：Cr13型包括1Cr13、2Cr13、3Cr13等；高碳高铬型如9Cr18、9Cr18MoV；低碳17%Cr-2%Ni型如1Cr17Ni2等。马氏体不锈钢具有很高的强度和耐磨性。双相钢包括奥氏体-铁素体双相不锈钢和奥氏体-马氏体双相不锈钢，双相不锈钢经常用在制造和火箭发动机燃烧室外壁，耐氯化物水溶液应力腐蚀钢。
奥氏体不锈钢是指组织状态为奥氏体的不锈钢，奥氏体不锈钢的Cr大于18%，Ni含量为8-10%，还含有适量的C、Ti、N等元素[12]。因为Cr和Ni的含量比较高所以奥氏体不锈钢的价格比较贵。奥氏体是面心立方结构，所以不具有磁性。它还具有高的塑性，容易加工成各种形状的钢材，加热时不会出现同素异构转变所以焊接性比较好。除此，奥氏体不锈钢还具有抗高、低温，抗氧化，抗腐蚀等特点。奥氏体的热处理一般包括固溶处理和稳定化处理。
奥氏体不锈钢是面心立方结构，低温性能良好，在-196℃以上没有韧脆转变温度，没有低温脆性，在低温下依然具备很好的塑韧性。所以选用AISI304奥氏体不锈钢作为LNG超低温阀门的主要材料。目前国内外对奥氏体不锈钢低温下的研究比较少，缺少对奥氏体不锈钢低温下的物相分析，以及低温下的尺寸变化规律。
1.4 镍基硬质合金
难熔的金属化合物和粘结金属粉末通过冶金过程结合在一起的材料就是硬质合金，高硬度、耐腐蚀、耐热、耐磨是硬质合金主要的特点，被广泛的用作加工的原材料。目前研究比较多的合金体系有Fe基合金、Co基合金、Ni基合金，比较常见的硬质合金的类型和用途见表1.1[12]。
表1.1 硬质合金的用途
Tab. 1.1 Applications of hardfacing alloys 合金种类 用途 Co基合金 耐磨损、耐腐蚀 Ni基合金 耐金属与金属磨损 Fe-Cr合金 耐高应力腐蚀 马氏体不锈钢 高耐磨性 Cu基合金 修复磨损的机械 镍基合金主要元素是铬、钼、钨，还有少量的铌、钽和铟。除具有耐磨性能外，还具有抗氧化、耐腐蚀、焊接性能良好等特点。可制造耐磨零部件，通过堆焊和喷涂工艺将其熔敷在其他材料表面改善材料表面的性能[12]。镍基合粉末包括自熔性与非自熔性合金粉末。
非自熔性镍基粉末是不含B、Si元素或这两种元素含量较低，广泛应用于等离子弧堆焊和火焰喷涂。这种粉末主要包括Ni-Cr系、Ni-Cr-Mo系、Ni-Cr-Fe系、Ni-Cu系、Ni-P和Ni-Cr-P系、Ni-Cr-Mo-Fe系、Ni-Cr-Mo-Si系等合金粉末。
在非自熔性镍基合金粉末中加入适量B、Si便得到自熔性镍基合金粉末。自熔性合金粉末又称低共熔合金。经常使用的镍基自熔性合金粉末有Ni-B-Si系、Ni-Cr-B-Si系、Ni-Cr-B-Si-Mo系、Ni-Cr-B-Si-Mo-Cu系等[13]。
镍基合金中主要含有Co、Cr、Fe、Mo、W、Ti、Si、Nb、V、Zr、Al等元素，经过不同的热处理镍基合金中主要物相包括γ、γ’、γ’’-Ni3Nb、M7C3、M23C6、M6C等[14]调节各元素的含量可以控制不同物相的含量，进而得到需要性能的硬质合金。
1.5 等离子堆焊技术
等离子堆焊是以等离子弧作为热源，高温热源把粉末焊料和母材表面熔化，使焊材在母材表面凝固形成冶金结合。等离子堆焊技术是表面强化的一种方式，通常堆焊层具有高的硬度、高的耐磨性和耐腐蚀性[15-17]。
等离子堆焊技术应用的发展从50年代主要用于修复到60年代的表面强化和表面改性，到80年代的制造业，再到等离子堆焊的智能控制和可堆焊材料的多样化。近几年各学者已经把堆焊材料扩展到陶瓷材料和复合材料，可谓发展迅速。
埋弧焊、91视频黄色网保护焊、手工电弧焊、钨极氩弧焊等传统的焊接技术已经不能满足现在堆焊技术的要求，现代的工程机械的焊接已大量采用等离子弧堆焊 和传统的堆焊技术相比，等离子弧堆焊技术具有表1.2的特点[12]。
采用不同堆焊技术堆焊层的宏观形貌如图1.3所示。对比可以看出采用传统的堆焊技术，母材的变形程度都高于等离子堆焊[12]。 在同样热输入条件下图1.3中各母材的稀释率如图1.4所示，可以看出，等离子堆焊后母材的稀释率明显低于传统的堆焊技术。主要是因为等离子弧热量集中、温度高、电弧稳定、保护气质量高。另外等离子堆焊还具有焊道平整，焊层厚度可控，焊层缺陷少组织均匀，工艺稳定，是一种非常、而且的堆焊技术[12,18-23]。为等离子堆焊原理示意图。等离子堆焊过程如下：
（1）非转移弧引弧，阴极和喷嘴之间产生电弧，借助非转移弧在阴极和工件之间引燃转移弧。
（2）关闭非转移弧，利用转移弧产生的热量熔化合金粉末和母材表面，使合金熔敷在母材表面。
（3）调整母材和焊枪的相对移动速度、焊枪的摆动幅度、送粉速度控制堆焊层的厚度和宽度。
焊接电流、电压、摆动频率、摆动幅度、送粉速度、焊接速度是等离子堆焊的主要技术参数[12]。焊接电流越大，热输入量越大，相反焊接电流越小热输入就越小。过高的电流可能会导致部分元素烧损[25]，过低的电流会导致粉末熔化不*，使堆焊层与母材之间存在夹杂，甚至出现裂纹[26]。焊接电压随焊枪距离工件的高度而变化，高度越高焊接的电压就越低，转弧的长度就越长，电弧越短焊接过程越稳定，电弧越长焊粉的熔敷率就越高。通常焊枪距工件的距离不超过10-15mm[12,27,28]。
1.6 深冷处理
深冷处理又叫做超低温处理，它是热处理工艺冷却过程的延续，普通冷处理的温度约为-100℃以上，而深冷处理的处理温度为-100℃以下。有的文献表明，深冷处理的温度是在-130℃或-160℃以下，对于深冷处理的温度的界限目前还没有统一的观点[29-31]。
金属深冷处理起源于瑞士，瑞士、钟表、都受益于深冷处理这种工艺。早研究深冷处理对金属耐磨性影响的学者包括美国的Barron，他研究了工具钢、不锈钢和铸铁等材料深冷处理之后的耐磨性的变化[32]。得出工具钢在-196℃下深冷处理后其耐磨性有显著的提高，在-84℃下深冷处理后其耐磨性也有一定提高。不锈钢在-84℃深冷处理后其耐磨性能提高不到10％，即便在更低温度下处理其耐磨性变化也不大。1978年日本的八重坚发表了关于深冷处理对SKDII制冷轧钢板轧辊的研究成果，也得到了深冷处理可以提高材料耐磨性的结论。此后，关于深冷处理对钢铁材料的耐磨性的研究引起各国学者的关注，并发展成为深冷处理的一个热门研究领域[31,33,34]。20 世纪80年代, 新加坡、澳大利亚、德国、罗马尼亚、英国等国家的学者对深冷处理的工艺、机理都做了一定的分析研究,普遍认为深冷处理可以提高材料的性能[35-37]。美国的3xistruments&Toling、AmecryMaterial和Improvement等公司，分别对、硬质合金、高速钢、进行了冷处理，也得到了提高工具使用寿命的结果实验结果。国内关于深冷处理的研究是在20世纪50年代开始的，研究表明，深冷处理对改善高速钢、模具钢、硬质合金等材料的耐磨性、韧性、硬度、尺寸稳定性起到一定的作用[38]。 国内外学者正在研究深冷处理工艺对硬质合金材料的影响但研究成果甚少。虽然硬质合金深冷处理强化机理至今仍未形成定论, 深冷处理硬质合金制品处于起步阶段, 但深冷处理对硬质合金的机械性能有着不同程度的改善已形成共识。
外国学者发现深冷处理可以提高硬质合金的硬度和强度、冲击韧性和磁矫顽力，但会使其磁导率下降。深冷处理使Co相收缩和致密化可以更强烈地固定WC颗粒，但对整体结构并没有影响。库德利夫采娃认为对硬质合金性能影响大的深冷处理过程中材料表层中产生一定值的残留压应力，在使用过程中当外部负荷导致拉应力时， 残留的压应力可以大大提高其使用寿命[39-41]。
国内学者对不同含Co 量的硬质合金进行深冷处理，结果表明深冷处理后合金的硬度、抗弯强度、耐磨性均得到不同程度地提高，随Co含量的增加其强化效果越明显。随冷却时间延长，合金硬度随着冷却时间的延长变化不大的为0.4～0.6 HRA。深冷处理通过作用于Co粘结相和改变热应力状态来改变合金性能。深冷处理可以提高硬质合金的硬度、耐磨性能和强度，提高合金的使用寿命[42]。进一步研究硬质合金深冷处理的机理与应用技术对提高我国工具行业的技术水平和制造业的综合竞争力有着深远的意义，硬质合金深冷处理具有非常广阔的应用前景，在这方面要做的研究还有很多，潜力也非常大[43]。
1.7 本文的主要研究内容
本文介绍LNG超低温阀门的计算分析过程，针对LNG的特点，对LNG用低温阀门的结构进行特别的设计。采用等离子堆焊技术在AISI304奥氏体不锈钢表面堆焊Ni40和Ni60硬质合金，通过冲击试验，拉伸试验，研究AISI304和其表面堆焊Ni40和Ni60在常温下和低温下的力学性能；使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM-EDX)、X-射线衍射仪(XRD)、显微硬度仪等设备研究深冷处理对 AISI304和镍基合金的组织和性能的影响；探求低温下材料的变形及低温下尺寸改变的规律。与本文相关的论文有：91视频黄色网91视频看看簧色在草珊瑚牙膏的应用
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