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什么是真空热处理?真空热处理工艺制定原则


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,真空热处理实际也属于气氛控制热处理。

真热处理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,美国和日本在1968年,先后研制出真空淬火油和水剂淬火介质,从而,真空淬火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,从一般的真空淬火发展到高压气淬、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,使真空热处理的应用范围迅速扩大。

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)真空热处理工艺工件畸变小

据国内外经验,工件真空热处理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)采用真空热处理炉

现代真空热处理炉,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。

真空热处理工艺制定原则

真空热处理设备始于20世纪20年代,但是其真正发展还是从20世纪六七十年代开始的,主要是因当时市场的需求及石墨技术的研究发展。

真空热处理的工作环境其实是

指低于一个标准大气压(1.013×105Pa),

包括低真空(105~102Pa)、

中真空(102~10-1Pa)、

高真空(10-1~10-5Pa)、

超高真空(<10-5Pa)。

真空热处理相对来说也是可控气氛热处理,只是其工作环境空气极其稀薄,工件在真空状态加热可以避免常规普通热处理的氧化、脱碳,避免氢脆,变形量相对较小,提高材料零部件的综合力学性能。经真空热处理后的部件寿命通常是普通热处理的寿命的几十倍,甚至几百倍。

制定真空热处理工艺的主要内容是:确定加热制度(温度、时间及方式)决定真空度和气压调节,选择冷却方式和介质等。

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