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什么是真空热处理技术?

日期:2020-01-18

什么是真空热处理技术?

真空热处理技术主要是指将真空技术与热处理技术相结合的新型热处理技术。其中,真空热处理的真空环境是指低于一个大气压的大气环境,包括低真空,中真空,高真空和超高真空。因此,真空热处理实际上属于气氛控制热处理。

真空热处理是指热处理过程的全部和部分在真空状态下进行。真空热处理几乎可以实现传统热处理中可以涉及的所有热处理工艺,但是热处理质量得到了极大的提高。

什么是真空热处理技术?

与常规热处理相比,真空热处理工艺技术可同时实现不氧化,不脱碳,不渗碳,并能去除工件表面的磷屑,具有脱脂,脱气的功能,从而达到表面光亮净化的效果。

真空热处理技术的分类

真空高压空冷淬火技术

目前,真空高压风冷淬火技术发展迅速,负压大流量风冷,加压风冷,高压风冷和超高压单风等新技术。冷却技术相继出现,不仅大大提高了真空空冷淬火的能力,而且具有表面亮度好,变形小,效率高,节能,淬火后无污染的优点。

真空高压风冷淬火的目的是对材料进行淬火和回火,以解决不锈钢和特殊合金的时效,渗碳和碳氮共渗,在真空中烧结,在钎焊后进行冷却和淬火。

当使用高压氮气进行冷却和淬火时,冷却负荷只能变小。高速钢可以硬化到70-100mm,高合金热作模具钢可以硬化到25-100mm。

当用1000kPa高压氮气淬火时,冷却负荷会很高,比600kpa高约30%– 4O%。
当使用2000kpa超高压氮气或氦气和氮气的混合物进行冷却和淬火时,冷却负荷较高,可以绑在一起。它的密度比600kpa氮气冷却的密度高80%〜150%。它可以冷却所有高速钢,高合金钢,热作模具钢,铬钢和许多合金油淬火钢,例如大型锰钢。

带有独立冷却室的双室风冷淬火炉的冷却能力要优于同类型的单室气冷炉。200KPa氮气冷却的两室炉的冷却效果与400kPa氮气冷却的单室炉的冷却效果相同。但是操作成本和维护成本较低。中国基础材料产业(石墨,钼等)和辅助部件(电动机)的水平需要提高。因此,在提高600kpa单室高压真空防护装置的质量的同时,开发双室加压高压风冷淬火炉更符合中国国情。

真空氮化技术

真空氮化是利用真空炉对不锈钢管件和法兰整体进行加热,填充少量气体,在低压状态下产生活的氮原子,渗入并扩散到钢中,从而达到硬化的目的。而离子渗氮则依靠辉光放电产生的活性N离子轰击而仅加热不锈钢管件和不锈钢的表面。 法兰,并生成核化合物以实现硬化。

在真空渗透过程中,将真空炉抽至更高的真空度0.133Pa,将工件升至530-560℃,同时输送氨气或复合气体,并精确控制各种气体的进料量。炉内压力控制在0.667pa,低压状态可以加速工件表面的气体交换。活性n元素(或N,c)来自化学反应和氨气。保持3-5h后,使用炉子空转Sex气体以快速冷却。可以通过使用不同的材料获得深度为20-80μm且硬度为600-1500 HV的硬化层。

真空氮化称为真空排气氮碳共渗,其特征在于通过真空技术活化和净化金属表面。在加热,保温和冷却的整个热处理过程中,不纯的微量气体被排出,而纯净的含有活性物质的复合气体被送出,从而可以调节和控制表面层的结构,从而提高质量和效率。X射线衍射分析表明,真空氮化层中的化合物层为ε单相结构,无其他脆性,因此硬度高,韧性好,分布均匀。“白色层”单相ε复合层的硬度与材料成分有关。铬含量越高,硬度越高。铬含量为13%时 硬度可达1200hv;铬含量为18%(质量分数,其余相同)时,硬度可达1500hv;铬含量为25%时,硬度可达1700hv。没有脆性相的单相ε化合物层的耐磨性高于气体氮碳共渗结构的耐磨性。它具有出色的抗摩擦烧伤,抗热粘合,抗沉积和抗熔损性。

但是,“白层”的存在也不利于某些模具,管件和法兰,这很容易在早期锻造模具中产生裂纹,并在焊接修复中造成针孔。真空氮化的另一个优点是几乎没有化合物层(白色层),只有0。1-1mm扩散层的结构是通过控制送入炉内的含活性物质的复合气体的类型和数量来实现的。原因可能是在真空炉排气至0.133Pa之后形成的,另一个原因是由复合气体与活性物质在短时间内扩散到钢中形成的结构。这种结构具有抗热震性和抗裂性的优点。因此,对于高速回火的热作模具,例如高速钢模具,可以获得高表面硬度,良好的耐磨性,良好的抗热震性,抗裂性和韧性的综合性能。然而,当仅存在扩散层结构时,芯片的耐咬合性,耐沉积性和抗熔损性不够好。由于模具或机械管道配件和法兰的不同使用条件和性能要求,必须在表面热处理期间调整表面层的结构和性能。真空氮化可以改善精密齿轮,耐磨,耐腐蚀的机械管道配件,法兰和弹簧等的性能。此外,它还可广泛用于工具和模具。

真空高压空冷等温淬火

从高温连续快速冷却时,形状复杂的大型工件容易变形甚至破裂。过去,可以通过盐浴等温淬火来解决。可以在单腔真空高压风冷炉中进行风冷等温淬火吗?在具有对流加热功能的单室高压风冷淬火炉中,比较了采用不同冷却方式对两组φ320mm×120mm碳素结构钢进行淬火的结果。一组是在1020℃加热后,在600kpa压力下用高纯度氮气连续冷却的结果(风向上下交替,每40s切换一次)。另一种是在370℃下冷却样品的表面和中心。从两条曲线的比较,可以看出,核心温度通过500℃的时间(半冷却时间)仅相差约2分钟。从开始控制冷却到表面温度达到370℃大约需要27分钟。因此,在单室真空高压气体淬火炉中进行等温空冷淬火是可行的。

真空清洁和干燥技术

一些热处理不能脱离清洁和干燥过程,特别是油冷式热处理,清洁和干燥的任务更加艰巨和更加困难。世界上最好的清洁剂是卤素系列。其中,三氯乙烷和氟利昂被禁止使用,因为它们是破坏臭氧层的物质。其他卤素也受到限制,因为它们对生态环境,人和动物有害。因此,所有国家都在研究各种替代性的清洁和干燥技术。

真空热处理技术的处理技术

真空热处理技术的发展

热处理的发展伴随着机械制造业的发展。机械制造对热处理提出了更高的要求,而模具的热处理是热处理中最技术的部分。

众所周知,模具热处理是为了开发模具材料的潜力并提高模具性能。模具的性能必须满足以下要求:高强度(包括高温强度,耐冷热疲劳性),高硬度(耐磨性)和高韧性,以及良好的切削性(包括良好的抛光性),可焊性和耐蚀性抵抗性。

对模具寿命的最大影响是模具的设计(包括正确选择材料),模具的材料,模具的热处理,模具的使用和维护等。模具的合理性和材料的高质量,热处理的质量直接决定了模具的使用寿命。国内外都在尝试使用更先进的热处理手段来改善模具的性能并延长模具的使用寿命。真空热处理是模具热处理中最先进的方法之一。因此,从模具热处理的角度来看,热处理加工设备的状态,热处理工艺,生产过程的控制尤为重要。设备的先进性是确保实现先进技术的前提。真空高压气体淬火炉是实现真空热处理的最理想设备。真空炉具有不脱碳,不氧化的作用,温度均匀,加热和冷却速度可控,可实现不同的工艺。因为真空炉中没有污染,所以国际上公认它是“绿色热处理”。世界上有2-20bar的真空高压气体淬火炉,可以完全满足模具真空热处理的要求。温度均匀,加热和冷却速度可控,可实现不同的工艺。因为真空炉中没有污染,所以国际上公认它是“绿色热处理”。世界上有2-20bar的真空高压气体淬火炉,可以完全满足模具真空热处理的要求。温度均匀,加热和冷却速度可控,可实现不同的工艺。因为真空炉中没有污染,所以国际上公认它是“绿色热处理”。世界上有2-20bar的真空高压气体淬火炉,可以完全满足模具真空热处理的要求。

在模具热处理过程中,所使用的工艺参数也对模具性能产生至关重要的影响:包括加热温度,加热速度,保持时间,冷却方式,冷却速度等。正确的热处理工艺参数可以确保模具的最佳性能,否则,将产生不良甚至严重的后果。实践证明,通过正确的热处理工艺可以获得良好的结构,良好的结构形态可以保证优异的机械性能。适当的工艺可以有效地控制热处理过程中模具的变形和破裂。从实践中发现,表面温度和中心温度之间的差异(加热和冷却不均匀性)是导致模具在加热和冷却过程中变形的主要因素。(真空炉具有控制加热速度和冷却速度的能力)。不同的加工方法可以使模具满足不同的使用条件和不同的性能要求。

总而言之,真空高压气体淬火工艺具有自由控制加热和冷却速度的优点。可以编辑不同的工艺参数以获得预期的微观结构和性能。

真空热处理技术的工艺原理

(1)真空中金属的相变特性。固相转变的热力学和动力学在远离大气压力仅0.1MPa的真空中变化不大。大气压下固态相变的原理可用于制定真空热处理工艺。它可以参考常压下各种组织变革的数据。

(2)真空脱气可以改善金属材料的物理机械性能。

(3)真空脱脂。

(4)金属蒸发:在真空中加热时,工件表面上的元素会蒸发。

(5)具有表面净化功能,可实现加热而无氧化脱碳。

(6)非氧化性加热金属所需的真空度。

真空热处理技术的加热特性

(1)真空热处理的优点。真空热处理是一种无氧化热处理技术,与可控气氛同时广泛使用,它也是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不氧化,不脱碳,而且不污染,工件变形少,属于清洁,精密的生产技术。它已成为模具生产中不可替代的先进技术。

(2)真空热处理工艺。工件变形小是真空热处理的一个非常重要的优点。根据国内外经验,真空热处理的变形仅为盐浴淬火变形的1/3。研究真空加热方法和各种复杂程度不同的材料,管件和法兰的变形规律,并用计算机对其进行仿真,具有十分重要的意义。真空加热,大气压或高压空气冷却过程中气流的均匀性对管道配件和法兰的硬化效果和质量分散有很大影响。通过计算机仿真研究炉内空气循环规律对改善炉体结构具有重要意义。真空渗碳是实现高温渗碳的最可能方法。但是,长时间的高温加热会使大多数钢的奥氏体晶粒尺寸变大。为了优化真空渗碳,冷却,加热淬火工艺和设备,有必要研究高温渗碳和再加热淬火对材料和工件性能的影响。近年来,世界上有使用气体燃料的燃烧真空炉的研究和开发趋势。用气体燃料在真空炉中加热太困难了。尽管有节能的观点,但这并不一定是重要的发展方向。在高温下长时间加热会使大多数钢的奥氏体晶粒尺寸变得很大。为了优化真空渗碳,冷却,加热淬火工艺和设备,有必要研究高温渗碳和再加热淬火对材料和工件性能的影响。近年来,世界上有使用气体燃料的燃烧真空炉的研究和开发趋势。用气体燃料在真空炉中加热太困难了。尽管有节能的观点,但这并不一定是重要的发展方向。在高温下长时间加热会使大多数钢的奥氏体晶粒尺寸变得很大。为了优化真空渗碳,冷却,加热淬火工艺和设备,有必要研究高温渗碳和再加热淬火对材料和工件性能的影响。近年来,世界上有使用气体燃料的燃烧真空炉的研究和开发趋势。用气体燃料在真空炉中加热太困难了。尽管有节能的观点,但这并不一定是重要的发展方向。加热淬火工艺及设备。近年来,世界上有使用气体燃料的燃烧真空炉的研究和开发趋势。用气体燃料在真空炉中加热太困难了。尽管有节能的观点,但这并不一定是重要的发展方向。加热淬火工艺及设备。近年来,世界上有使用气体燃料的燃烧真空炉的研究和开发趋势。用气体燃料在真空炉中加热太困难了。尽管有节能的观点,但这并不一定是重要的发展方向。

(3)真空热处理炉。现代真空热处理炉是一种冷壁炉,可以在真空中加热组件,然后在油中或在大气压和压力气体中淬火。这类设备的研发是一项涉及许多科学技术领域的综合性跨学科工作。

真空热处理技术的优势

真空热处理技术已广泛应用于各种模具钢,不锈钢,轴承钢,碳钢,硬质合金,合金钢,高合金钢和其他重要管件和法兰的真空热处理和真空化学热处理,因为真空热处理具有许多优点:

可实现光亮淬火

当炉内真空度达到1-10-1pa时,工件表面达到不脱碳,不渗碳的目的,从而达到光亮淬火的目的。

1983年,衡阳纺织机械厂从首都机械厂(现为申建)购买了一台双室真空淬火炉,以对GCr15轴承钢管配件和法兰锭底部进行光亮淬火。铸锭底部的技术要求非常高。铸模底部的内顶部在冷冲压R之后不需要进行任何机械加工,并且淬火后不允许在表面脱碳和其他缺陷。真空炉淬火后,质量得到保证,操作条件大大改善。
此外,它还广泛用于精密的小型和微型(轴承内径<9mm)轴承。真空淬火后的不锈钢和轴承钢制成的轴承套圈的质量非常好,因为真空淬火后的套圈表面没有脱碳和渗碳,并且套圈的材料可以脱气,并且可以减少杂质小于1.5ppm,使硬度分布均匀且异常。轴承具有较高的弹性极限和接触疲劳强度,延长了轴承的使用寿命,并提高了市场竞争力。

脱气效果

当真空度低于金属或合金的相应分解压力时,其氧化物会分解,形成游离氧并立即排出真空室,从而可以提高工件的内部质量。

由于不锈钢管件和法兰的坯料在冶炼过程中会在大气中吸入少量的氢,氮,一氧化碳和其他气体,因此会形成细小的孔,这些孔容易产生诸如氢脆,硬质合金的缺陷。在压制过程中也会有空气进入,因此对于模具钢,可以通过真空技术去除工件中的残留气体,从而使结构纯净。对于硬质合金,工件中的残留气体也可以通过真空处理去除。

真空炉广泛用于中小企业和专业工具工厂,特别是在民营企业中,用于对工具,工具,电动工具和其他工件进行淬火的真空炉的比例也在增加。

可以减少热处理后的加工余量

真空热处理由于不存在氧化脱碳现象,变形少,清洁,光亮,因此被广泛用于油泵喷嘴联接件的真空淬火和真空渗碳。这样,可以避免盐浴炉有时由于不清洁残留的盐或保护性气氛而在联接部件内孔的表面上出现黑色结构(脱碳)的现象。
对于渗碳钢的针阀体,通过真空渗碳可以保证所需的渗碳层为0.5-0.9mm,但是通过控制气氛炉渗碳很难保证。对于柱塞泵等精密液压零件,真空淬火可以减少变形,提高耐磨性并确保工件质量的稳定性。自从应用真空技术以来,淬火油泵喷嘴和柱塞泵的液压部件的连接部件已有数十年的历史,这在提高产品质量方面得到了广泛认可。

清洗过程

真空热处理是一种清洁的热处理工艺,在整个热处理工艺中都起着重要的作用。它可以提高产品质量,改变热处理车间的外观,并改善操作环境。这是一项值得推广和应用的技术。

真空渗碳的优点

真空渗碳的产品质量优于可控气氛炉渗碳。为了控制齿轮的渗碳,在控制气氛炉中进行渗碳后,必须使用淬火压力机进行侧面淬火和侧面校正。有时质量不能满足技术要求。而且,难以保证渗碳层的均匀性和碳浓度分布。经常发生内部氧化,产生非马氏体黑色。随着颜色结构的出现,生产率有时受到影响,因此摩托车,汽车减速器,汽车发动机等零件中的中小型齿轮和齿轮轴的渗碳。有很高的质量要求是必要的。

在有条件的企业中,它已从可控气氛渗碳转变为真空渗碳。低压真空渗碳和高压空气淬火技术可用于对质量和要求较高的齿轮和齿轮轴进行渗碳。它已在中国逐步应用。

真空淬火介质

真空淬火的辅助材料包括装料架(篮),装料板,氮气和淬火介质。充电框架(篮子)和充电板必须由40cr25ni20和其他耐热钢材料制成。建议使用99.995%的液氮作为氮气,因为使用液氮可以保证氮气的纯度,并且操作和维护更加方便。淬火介质需要特殊的真空淬火油,适合在低于大气压的条件下使用。蒸馏范围短,饱和蒸气压低,抗氧化性强,不挥发,易真空。亮度好,易于清洁,油耗少。具有良好的热氧化稳定性,稳定的冷却性能,使用寿命长。因此,淬火后的工件具有良好的硬度均匀性,变形较小,并且清洁明亮。科润公司拥有非常成熟的经验和友好的售后服务。可以根据工件的不同规格进行定制,并提供三种冷却速度不同的真空淬火油,快,中,慢。

真空热处理技术的主要应用

经过真空热处理,管和法兰变形小,质量高,操作灵活,无污染。因此,真空热处理不仅是某些特殊合金的必要热处理手段,而且已应用于一般工程钢的热处理,特别是工具,模具和精密连接件的热处理。经过真空热处理后,与一般热处理相比,使用寿命大大提高。例如,某些模具在真空热处理后的使用寿命比原始盐浴处理的使用寿命高40-400%,而许多工具的使用寿命可以提高3-4倍。另外,真空炉可以在更高的温度下工作,并且工件可以保持清洁的表面,因此可以加速化学热处理的吸附和反应过程。因此,某些化学热处理(例如渗碳,渗氮,铬化,硼化和多元素共渗)可以得到更快更好的结果。

真空热处理与普通热处理的区别

真空热处理是真空技术和热处理技术相结合的新型热处理技术。真空热处理的真空环境是指低于一个大气压的大气环境,包括低真空,中真空,高真空和超高真空。真空热处理实际上属于气氛控制热处理。真空热处理是指热处理过程的全部和部分在真空状态下进行。真空热处理几乎可以实现传统热处理中可以涉及的所有热处理工艺,但是热处理质量得到了极大的提高。与常规热处理相比,真空热处理不氧化,不脱碳,不渗碳,

而且,真空热处理的价格昂贵,因为设备昂贵且能耗更高。由于真空腔小,每个炉的重量小,易于抽真空。真空热处理后的工件比普通工件具有更强的抗氧化性和耐腐蚀性,并且组织更紧凑。

随着相关技术的不断进步,不仅真空热处理设备有了长足的发展,而且相关的配套设施也有了长足的发展。目前,中国已经能够生产各种真空泵,真空阀,真空测量仪器等,甚至一些以前无法独立生产的配套产品也已经自行生产(例如绝缘层和加热层)。炉中使用的由金属和石墨材料制成的元素),其性能和质量已接近或达到国外同类产品的水平。相关产业的快速发展,有力地促进了中国真空热处理水平的全面提高。

尽管国外真空热处理技术及相关设备起步较早,而进口真空热处理炉在性能上也保持了比较优势,但这并不意味着进口设备在可用性上要优于国产设备。中国有自己独特的国情和特殊的客户需求。随着国内真空热处理炉在许多关键技术上的突破,一些专门针对中国国情和特殊客户需求开发的真空热处理设备更有效地促进了相关应用领域的发展。

例如,鉴于单腔真空高压气体淬火炉的国产炉衬材料的耐热冲击性,耐寒性和耐热交替性的不足,根据实际情况专门开发了真空双腔高压气体淬火炉。根据我国的实际情况,不仅大大提高了真空气淬的效率,而且还有效地节约了能源,大大延长了设备的使用寿命。

例如,鉴于航空,航天,军工等特殊客户的需求,钛合金和某些稀有合金可以达到所需的性能。开发了真空水淬热处理炉,完全可以满足这些行业客户的特殊需求。

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