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介绍真空热处理的作用及问题
2020-04-02 10:42:16
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真空热处理

  真空热处理的作用有哪些?


  真空热处理炉是实现真空热处理的重要设备。真空处理炉的用途很广,主要用于结构钢、耐热合金、精密合金以及材料的真空回火,时效、退火、淬火,也可以用于真空除气,钎焊和烧结等方面。


  1.脱脂

  粘附在金属表面的油脂、润滑剂等蒸气压较高,在真空加热时,自行挥发或分解成水,氢气和二氧化碳等气体,并被真空泵抽走,与不同金属表面产生化学反应,得到无氧化、无腐蚀的非常光洁的表面。


  2.除气

  金属在熔炼时,液态金属要吸收H2、O2、N2、CO等气体,由于冷却速度太快,这些气体留在固体金属中,生成气孔及白点等各种冶金缺陷,使材料的电阻、磁导率、硬度、强度、塑性、韧性等性能受到影响,根据气体在金属中溶解度,与周围环境的分压平方根成正比的关系,分压越小即真空度越高,越可减少气体在金属中的溶解度,释放出来的气体被真空泵抽走。


  3.氧化物分解

  金属表面的氧化膜、锈蚀、氧化物,氢化物在真空加热时被还原、分解或挥发而消失,使金属表面光洁。钢件真空度达0.133~13.3Pa即可达到表面净化效果,金属表面净化后,活性增强,有利于C、N、B等原子吸收,使得化学热处理速度增快和均匀。


  4.保护作用

  真空热处理实质上是在极稀薄的气氛中进行,炉内残存的微量气体不足以使被处理的金属材料产生氧化脱碳,增碳等作用。使金属材料表面的化学成分和原来表面的光亮度保持不变。


  5.合金元素的蒸发

  各种金属在不同温度下有不同蒸气压,当真空度提高时,蒸气压高的金属(Mn、Cr)容易蒸发、并污染其它金属表面,使零件之间,或零件与料筐之间粘结,造成电气短路,材质改性等缺陷,通常零件在高真空下加热至800C,800C以上应通以惰性气体。


  真空热处理常见的质量问题与解决方法


  真空热处理技术的出现及发展,解决了多年的热处理污染问题,并具有节能、温控精度高、受人为因素影响小等优点,但是在使用过程中,还是会存在许多的质量问题,这就需要针对这些问题进行相应的解决措施,下面智普小编就和大家聊一聊真空热处理常见的质量问题与解决方法是什么。


  一、真空淬火的变形问题


  普遍认为淬火变形小是真空淬火的优势之一,但在实际生产中并非完全如此,对于细长杆件和薄的圆片状刀具,圆周360°冷却的真空炉淬火的变形量远远大于盐浴淬火。


  真空炉中淬火时气体流向对工件的淬火变形有着至关重要的意义。圆周冷却方式冷却时气体流向工件四周,易导致工件变形,而上下方形冷却方式气体能均匀流经竖直放置的工件,变形要小。为避免工件淬火变形,装炉方式也很重要,原则上气体应均匀流经工件,工件不能因自身重量或相互挤压而变形。


  二、真空淬火脱碳问题


  在真空加热时,由于氧分子稀薄,氧的分解压很低,氧化作用被抑制,通常情况下不会在加热过程中发生氧化、脱碳以及其它化学腐蚀。但是,对于已存在脱碳层的工件,在真空状态加热时表面脱碳层有加深、加剧的情况发生。为什么在真空状态脱碳层会加重,既然与氧的反应被抑制,那么可能是与碳原子在金属内的扩散有关。


  加热时在脱碳与未脱碳的交界区碳原子会向低碳区发生扩散,真空加热的时间又长,致使脱碳层加深。因此,千万不要认为真空不氧化就把表面略有脱碳的工件放入真空炉加热,这有可能使得脱碳更严重,影响成活硬度。


  三、真空炉炉体材质对产品质量的影响


  由于高速钢是高温淬火,炉体保温材质的性能除了对设备使用寿命、降低生产成本有着很大的影响外,对热处理的效果及产品质量也有很大的影响。使用碳纤维炉胆的真空炉,淬火回火后的高硬度于表面层,热处理后机加工会把工件表面的高硬度层磨掉,工件内部真实的硬度并不高。至于表面高硬度是由于炉胆碳纤维中的碳挥发,在高温加热过程中碳原子渗入刀具表面,造成了硬度高的假象。


  此外,炉内挥发的碳纤维还会污染加热元件,严重时使加热元件放电打火,一旦打火的火弧冲击到工件上,就会造成工件表面局部烧伤,影响质量。因此,在确定炉衬时应注意选用密度高、质量好或者经过一些表面处理工艺进行保护的碳素纤维材料。


  通过以上真空热处理常见的质量问题简析,可以发现不管是哪一种质量问题,都源于对工艺和设备的不了解与不熟悉,所以在进行真空热处理时不能因为设备的先进就忽视了基本理念与技术,这样对工件来说是十分“致命”的。


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