真空熱處理加工技術(shù)的工藝原理、特點(diǎn)與應(yīng)用
什么是真空熱處理加工技術(shù)?
主要指的是真空技術(shù)與熱處理技術(shù)相結(jié)合的新型熱處理技術(shù),其中,真空熱處理所處的真空環(huán)境指的是低于一個(gè)大氣壓的氣氛環(huán)境,包括低真空、中等真空、高真空和超高真空等,所以,真空熱處理實(shí)際也屬于氣氛控制熱處理。
真空熱處理是指熱處理工藝的全部和部分在真空狀態(tài)下進(jìn)行的,真空熱處理可以實(shí)現(xiàn)幾乎所有的常規(guī)熱處理所能涉及的熱處理工藝,但熱處理質(zhì)量大大提高。
與常規(guī)熱處理相比,真空熱處理加工技術(shù)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)無氧化、無脫碳、無滲碳,可去掉工件表面的磷屑,并有脫脂除氣等作用,從而達(dá)到表面光亮凈化的效果。
1、真空熱處理加工技術(shù)的應(yīng)用
其實(shí),真空熱處理加工技術(shù)在國外應(yīng)用得較早,美國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劑淬火介質(zhì),從而,真空淬火技術(shù)在熱處理行業(yè)得到迅速發(fā)展,從單室爐發(fā)展到了多組合機(jī)群,從一般的真空淬火發(fā)展到高壓氣淬、真空水劑淬火、真空滲碳、真空碳氮共滲及多元共滲等。
而我國在經(jīng)過幾十年的努力,真空爐制造廠商在設(shè)計(jì)、制造水平和質(zhì)量上得到了很大的提高,用國產(chǎn)真空設(shè)備替代從國外進(jìn)口的真空設(shè)備逐漸增多,從而降低了使用單位的生產(chǎn)成本,使真空熱處理的應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大。
2、真空熱處理加工技術(shù)的工藝原理
利用金屬在真空狀態(tài)下的變相特點(diǎn),在與大氣壓只差0.1MPa范圍內(nèi)的真空下,固態(tài)相變熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)不產(chǎn)生什么變化。在制訂真空熱處理工藝規(guī)程時(shí),完全可以依據(jù)在常壓下固態(tài)相變的原理,完全可以參考常壓下各種類型組織轉(zhuǎn)變的數(shù)據(jù)。同時(shí),在真空脫氣作用下,可以提高金屬材料的物理性能和力學(xué)性能,在真空狀態(tài)下加熱,金屬工件表面元素會(huì)發(fā)生蒸發(fā)現(xiàn)象。金屬實(shí)現(xiàn)無氧化加熱所需的真空度,表面凈化作用,實(shí)現(xiàn)少無氧化和少無脫。
3、真空熱處理加工技術(shù)的特點(diǎn)
(1)真空熱處理加工的優(yōu)越性
真空熱處理加工是和可控氣氛并駕齊驅(qū)的應(yīng)用面很廣的無氧化熱處理技術(shù),也是當(dāng)前熱處理生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)程度的主要標(biāo)志之一。真空熱處理不僅可以實(shí)現(xiàn)鋼件的無氧化、無脫碳,而且還可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的無污染和工件的少畸變,因而,它還屬于清潔和精密生產(chǎn)技術(shù)范疇。目前,它已成為工模具生產(chǎn)中不可替代的先進(jìn)技術(shù)。
(2)真空熱處理工藝工件畸變小
據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn),工件真空熱處理的畸變量?jī)H為鹽浴加熱淬火的三分之一。研究各種材料、不同復(fù)雜程度零件的真空加熱方式和各種冷卻條件下的畸變規(guī)律,并用計(jì)算機(jī)加以模擬,對(duì)于推廣真空熱處理技術(shù)具有重要意義。真空加熱、常壓或高壓氣冷淬火時(shí),氣流均勻性對(duì)零件淬硬效果和質(zhì)量分散度有很大影響。采用計(jì)算機(jī)模擬手段研究爐中氣流循環(huán)規(guī)律,對(duì)于改進(jìn)爐子結(jié)構(gòu)具有重要意義。
(3)采用真空熱處理爐
現(xiàn)代真空熱處理爐,是指可施行元件的真空加熱,然后在油中淬火或在常壓和加壓氣體中淬火的冷壁式爐子。研究開發(fā)這種類型的設(shè)備是一項(xiàng)綜合性強(qiáng)、跨學(xué)科、牽涉到很多科技領(lǐng)域的工作。
工模具材料真空熱處理的應(yīng)用前景很大。大多數(shù)工模具鋼目前都采取在真空中加熱,然后在氣體中冷卻淬火的方式。為了使工件表面和內(nèi)部都獲得滿意的力學(xué)性能,必須采用真空高壓氣淬技術(shù)。目前,國際上真空氣淬的氣壓已從0.2MPa、0.6MPa提高到1-2MPa甚至3MPa,所以,高壓氣淬真空爐的冷卻氣體壓力的逐步提高是一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。