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介绍真空热处理加工的不安全因素及加工过程
2019-09-26 09:45:48
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徐汇不锈钢产品固溶工艺

  介绍真空热处理加工的不安全因素及加工过程


  真空热处理是真空技术与真空热处理技术相结合的新型真空热处理技术,真空热处理是指真空热处理工艺的全部和部分在真空状态下进行的,真空热处理可以实现几乎所有的常规真空热处理所能涉及的真空热处理工艺。


  工模具材料真空热处理的应用前景很大。大多数工模具钢目前都采取在真空中加热,然后在气体中冷却淬火的方式。为了使工件表面和内部都获得满意的力学性能,必须采用真空高压气淬技术。目前,国际上真空气淬的气压已从0.2MPa、0.6MPa提高到1-2MPa甚至3MPa,所以,高压气淬真空炉的冷却气体压力的逐步提高是一个重要的发展趋势。


  真空热处理加工的不安全因素


  真空热处理大都是高温作业,具有与铸造和锻造在高温及机械方面相类似的特点。此外,主要的危害来自于真空热处理中所用的辅助材料,这些辅材都有强烈的腐蚀性和毒性,很多还是易燃易爆物,操作及使用不当,极易给人带来伤害


  1.有害气体

  真空热处理过程中,由于控制气氛、熔融金属盐的大量蒸发,以及使用氰化物等剧毒物,致使产生多种有毒有害气体,如一氧化碳、一氧化硫、二氧化硫、氨、硫化氢、铅蒸气、苯、丙烷、三氯乙烯等,这些气体会对人产生多种不良影响,严重危害人体健康。


  2.粉尘

  在进行喷砂、喷丸清理及钢材的火花鉴别等操作时,会产生大量的粉尘,局部粉尘会严重超标,从而影响人的健康。


  3.高温及光辐射

  真空热处理过程大都伴有高温,其温度范围多在巧150~1200℃,热辐射可造成烧伤灼伤等。同时,等离子体、电子射线、光学和其他类型的炉子除高温外还有强烈的光辐射,容易对眼睛带来刺激或造成伤害。


  4.高电压

  真空热处理中使用的电加热设备大多采用高电压电源,有的是强电流,危害性较大。大部分的电炉衬里均有电、热的双绝缘作用,在潮湿或填满熔盐介质时,会使电阻急剧下降,电流过大,带来火灾危险。在平常操作中,如稍有不慎或违章操作,均易引起触电危险。


  5.爆炸及火灾危险

  真空热处理中常用工业用油、变压器油、机油、石蜡油等作为淬火油,其闪点大多在200℃以下,燃点在240℃以下。当温度较高使油过热时,油蒸气与空气能形成爆炸性混合物。而且,油还会发生热分解并形成含碳低的馏分,这种馏分与空气混合后更具危险性。此外,火焰炉使用煤气、重油等燃料,火焰表面淬火用的氧气、乙炔等也是易燃易爆物。控制气氛中有可燃气体如一氧化碳、氢、丙烷等,都能与空气形成爆炸性混合物。但现在,淬火介质已广泛采用不燃及其蒸发物相对无害的高分子材料,大大减轻了爆炸、火灾的危险性。


  6.其他

  ①真空热处理过程中,用油、水等比较多,造成操作地面湿、滑,易使人跌倒摔伤或碰伤。

  ②在使用熔融的金属盐时,在高温条件下与水相遇会产生喷溅现象,使人烫伤。

  ③熔盐在高温时,会产生排气现象,所产生的混合气体刺激人的呼吸器官。

  ④矿盐的使用温度超过600℃时,能自行分解,遇水时会迅速化为蒸气而爆炸;遇碳会引起剧烈化学反应形成爆炸性混合物。

  ⑤采用高频电炉时,产生的磁场可能对人体器官产生不良影响。

  因此进行真空热处理作业的操作人员必须认真掌握有关安全技术,避免发生事故。

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  真空热处理加工过程


  真空热处理过程通俗讲就是加热、保温及冷却过程,是机械工业的重要组成部分,现代制造业生产链上不可或缺的极其重要环节,是促进金属材料潜力充分发挥、提高机械零件内在质量和使用寿命的关键加工工序,是制造业的基础技术。


  1.淬火:

  是将钢加热到临界温度Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上某一温度,保温一段时间,使之全部或部分奥氏体化,然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下(或Ms附近等温)进行马氏体(或贝氏体)转变的真空热处理工艺。

  目的:获得金属材料内部马氏体或贝氏体组织。


  2.回火:

  将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间,随后用符合要求的方法冷却,以获得所需要的组织和性能的真空热处理工艺。

  目的:

  ①提高组织稳定性,使工件在使用过程中不再发生组织转变,从而使工件几何尺寸和性能保持稳定。

  ②消除内应力,以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。

  ③调整钢铁的力学性能以满足使用要求。

  ④调整淬火硬度。

  种类:

  ①低温回火:工件在250℃以下进行的回火。

  ②中温回火:工件在250~500℃之间进行的回火。

  ③高温回火:工件500℃以上进行的回火。

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  3.正火:

  将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却,得到珠光体类组织的真空热处理工艺。


  目的:

  (1)对于力学性能要求不高的碳钢、低合金钢结构件,可作终真空热处理。

  (2)对于低碳钢可用来调整硬度,避免切削加工中的粘刀现象,改善切削加工性。

  (3)对于共析、过共析钢,正火可消除网状二次渗碳体,为球化退火作准备。


  4.退火:

  将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度,保温一段时间后,随炉缓慢冷却至500度以下在空气中冷却的真空热处理工艺。

  目的

  (1)降低钢的硬度,提高塑性,以利于切削加工及冷变形加工。

  (2)细化晶粒,均匀钢的组织及成分,改善钢的性能或为以后的的真空热处理做准备。

  (3)消除钢中的残余内应力,以防止变形和开裂。


  5.球化退火:

  将钢加热到Ac1以上20~40℃,保温一段时间,然后缓慢冷却到略低于Ac1的温度,并停留一

  段时间,使组织转变完成,得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。(主要用于高C钢)


  6.固溶处理:

  将合金加热至高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶解到固溶体中,然后快速冷却,以得到过饱和固溶体的真空热处理工艺。


  7.时效:

  合金经固溶真空热处理或冷塑性形变后,在室温放置或稍高于室温保持时,其性能随时间而变化的现象。


  8.调质处理:

  一般习惯将淬火加高温回火相结合的真空热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零件,特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。


  


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