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浅析真空热处理加工技术
2019-10-14 09:58:03
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连云港模具钢真空热处理工艺

  浅析真空热处理加工技术


  真空热处理加工技术主要指的是真空技术与热处理技术相结合的新型热处理技术,其中,真空热处理加工所处的真空环境指的是低于一个大气压的气氛环境,包括低真空、中等真空、高真空和超高真空等,所以,真空热处理加工实际也属于气氛控制热处理。


  真空热处理加工是指热处理工艺的全部和部分在真空状态下进行的,真空热处理加工可以实现几乎所有的常规热处理所能涉及的热处理工艺,但热处理质量大大提高。


  与常规热处理相比,真空热处理加工技术可同时实现无氧化、无脱碳、无渗碳,可去掉工件表面的磷屑,并有脱脂除气等作用,从而达到表面光亮净化的效果。


  1.真空热处理加工技术的应用


  其实,真空热处理加工技术在国外应用的较早,美国的海斯公司和日本真空研究所在1968年,先后研制出真空淬火油和水剂淬火介质,从而,真空热处理淬火炉技术在热处理行业得到迅速发展,从单室炉发展到了多组合机群,从一般的真空热处理淬火炉发展到高压气淬炉、真空水剂淬火、真空渗碳、真空碳氮共渗及多元共渗等。


  而我国在经过几十年的努力,真空热处理淬火炉制造厂商在设计、制造水平和质量上得到了很大的提高,用国产真空设备替代从国外进口的真空热处理加工设备逐渐增多,从而降低了使用单位的生产成本,使真空热处理加工的应用范围迅速扩大。


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  2.真空热处理加工技术的工艺原理


  利用金属在真空状态下的变相特点,在与大气压只差0.1MPa范围内的真空下,固态相变热力学、动力学不产生什么变化。在制订真空热处理加工工艺规程时,完全可以依据在常压下固态相变的原理,完全可以参考常压下各种类型组织转变的数据。同时,在真空脱气作用下,可以提高金属材料的物理性能和力学性能,在真空状态下加热,金属工件表面元素会发生蒸发现象。金属实现无氧化加热所需的真空度,表面净化作用,实现少无氧化和少无脱。


  3.真空热处理加工技术的特点


  (1)真空热处理加工的优越性


  真空热处理加工是和可控气氛并驾齐驱的应用面很广的无氧化热处理技术,也是当前热处理生产技术先进程度的主要标志之一。真空热处理不仅可以实现钢件的无氧化、无脱碳,而且还可以实现生产的无污染和工件的少畸变,因而,它还属于清洁和精密生产技术范畴。目前,它已成为工模具生产中不可替代的先进技术。


  (2)真空热处理加工工艺工件畸变小


  据国内外经验,工件真空热处理加工的畸变量仅为盐浴加热淬火的三分之一。研究各种材料、不同复杂程度零件的真空加热方式和各种冷却条件下的畸变规律,并用计算机加以模拟,对于推广真空热处理加工技术具有重要意义。真空加热、常压或高压气冷淬火时,气流均匀性对零件淬硬效果和质量分散度有很大影响。采用计算机模拟手段研究炉中气流循环规律,对于改进炉子结构具有重要意义。


  (3)采用真空热处理淬火炉


  现代真空热处理淬火炉,是指可施行元件的真空加热,然后在油中淬火或在常压和加压气体中淬火的冷壁式炉子。研究开发这种类型的设备是一项综合性强、跨学科、牵涉到很多科技领域的工作。


  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。


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  我们需要的真空热处理加工技术时什么样的


  我国的真空热处理加工起步晚,发展快,热处理炉的设计研制和生产制造从20世纪70年代后期开始,经过引进、消化吸收、仿制,直至自主研发,现已能够设计制造世界先进水平的系列真空炉,不但满足国内不同用户的需求,并有少量出口,但进口的比出口的还要多。真空热处理加工何去何从谈点看法,不妥请指正。


  低真空高压热处理技术应值得重视


  高质量、低消耗、无污染、高效益是我们热处理行业长期奋斗的目标。低真空热处理是真空热处理家族中一支生力军,是一种廉价的真空热处理技术;改变炉压可以迅速排除膛内氧、水蒸气等有害气体,加速渗碳、渗氮过程。广东佛山杨戈炉业有成套产品出售,在氧氮化、碳氮共渗、渗氮、渗碳等方面得到成功应用,值得关注。


  开发适应高速钢热处理的高压气淬炉


  高速钢刀具盐浴淬火对社会的危害及环境污染有目共睹。为了响应我国节能减排号召,不少工具厂应用真空热处理淬火炉技术比较成功,也比较成熟,但也有些单位反映真空淬火冷却速度不够快,有碳化物析出,影响刀具质量,同时反映真空淬火刀具硬度不够高等。国内有数百台高温盐浴炉,都改成真空淬火难度很大,特别是拉刀、大滚刀等大型高速钢刀具淬火。希望电炉厂能开发出能气淬、硝盐等温淬等系列产品,为早日淘汰盐浴炉做点社会贡献。真空淬火后刀具还是传统的硝盐回火好,不宜真空回火。


  真空炉也应该个性化


  真空炉不是全能炉,有些单位把大小、形状各异的工件混装一炉加热淬火,造成热处理质量差异性很大。各淬火厂应根据本单位产品特点,针对性选用炉型,如果产品种类品质相差大,应尽可能多买几台真空炉。国外有些知名企业,真空炉内往往只装1~3件工件,产品质量很稳定,他山之石可以攻玉,别人的经验值得借鉴,就国情而言,混装是普遍现象,是否应该吸取教训了。


  广泛采用计算机微电子技术及网络技术


  研制开发高压气淬真空炉智能控制系统的网络化智能化,实现炉温、压力、真空度等精密控制。此项技术在真空渗碳、氮化等方面如能成功运用,可实现无人化操作,将真空热处理加工技术大大向前推进一大步,并为真空热处理加工专业化扫清障碍。


  真空钎焊淬火复合热处理


  将真空钎焊和淬火相结合是很有生机的复合热处理技术。国内机械刀片用量很大,如将钎焊或金钢小型刀片都放在真空炉中处理也不是不可能的事。


  随着科学技术的飞速发展和现代生产的迫切需要,真空热处理加工技术的应用越来越广泛。真空热处理加工技术具有无氧化、无脱碳、有脱脂、能除气、表面质量好、畸变小,热处理工件综合性能好,以及无污染、无公害,自动程度高等一系列优点,有热处理的单位应根据情况选择合适的真空炉,充分发挥真空热处理之优势,不能把真空炉当成一种摆饰,应该产生效益。


  在当前我国大抓特抓节能环保的大环境下,要防止一哄而上。办什么事都要遵循科学发展观,盐浴炉和真空炉相比,也有它很多优点,关键是做好三废治理,达标排放,就目前的发展形势分析,盐浴炉和真空炉将长期并存,优势互补,盐浴炉会逐年减少,真空炉会逐年增加。盐浴炉迟早要退出历史舞台,真空炉将是热处理的主要设备,我们要给其正能量,使真空热处理健康稳步地向前发展。


  为响应我国“大力发展高端装备制造业”、“创新新中国”的号召,规模以上热处理厂应根据自身的实力学习国外的先进经验,自己用炉自己造,研发低真空及真空热处理淬火炉,并开发相应的真空热处理工艺,增强企业的核心竞争力,这样才能在剧烈的市场竞争中永远立于不败之地。


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