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真空熱處理技術應用

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什么是真空熱處理加工技術?

主要指的是真空技術與熱處理技術相結合的新型熱處理技術,其中,真空熱處理所處的真空環境指的是低于一個大氣壓的氣氛環境,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下進行的,真空熱處理可以實現幾乎所有的常規熱處理所能涉及的熱處理工藝,但熱處理質量大大提高。

與常規熱處理相比,真空熱處理加工技術可同時實現無氧化、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,從而達到表面光亮凈化的效果。

1. 真空熱處理加工技術的應用

其實,真空熱處理加工技術在國外應用的較早,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,從而,真空淬火技術在熱處理行業得到迅速發展,從單室爐發展到了多組合機群,從一般的真空淬火發展到高壓氣淬、真空水劑淬火、真空滲碳、真空碳氮共滲及多元共滲等。

而我國在經過幾十年的努力,真空爐制造廠商在設計、制造水平和質量上得到了很大的提高,用國產真空設備替代從國外進口的真空設備逐漸增多,從而降低了使用單位的生產成本,使真空熱處理的應用范圍迅速擴大。

2. 真空熱處理加工技術的工藝原理

利用金屬在真空狀態下的變相特點,在與大氣壓只差0.1MPa范圍內的真空下,固態相變熱力學、動力學不產生什么變化。在制訂真空熱處理工藝規程時,完全可以依據在常壓下固態相變的原理,完全可以參考常壓下各種類型組織轉變的數據。同時,在真空脫氣作用下,可以提高金屬材料的物理性能和力學性能,在真空狀態下加熱,金屬工件表面元素會發生蒸發現象。金屬實現無氧化加熱所需的真空度,表面凈化作用,實現少無氧化和少無脫。

真空熱處理

3. 真空熱處理加工技術的特點

1)真空熱處理加工的優越性

真空熱處理加工是和可控氣氛并駕齊驅的應用面很廣的無氧化熱處理技術,也是當前熱處理生產技術先進程度的主要標志之一。真空熱處理不僅可以實現鋼件的無氧化、無脫碳,而且還可以實現生產的無污染和工件的少畸變,因而,它還屬于清潔和精密生產技術范疇。目前,它已成為工模具生產中不可替代的先進技術。

2)真空熱處理工藝工件畸變小

據國內外經驗,工件真空熱處理的畸變量僅為鹽浴加熱淬火的三分之一。研究各種材料、不同復雜程度零件的真空加熱方式和各種冷卻條件下的畸變規律,并用計算機加以模擬,對于推廣真空熱處理技術具有重要意義。真空加熱、常壓或高壓氣冷淬火時,氣流均勻性對零件淬硬效果和質量分散度有很大影響。采用計算機模擬手段研究爐中氣流循環規律,對于改進爐子結構具有重要意義。

3)采用真空熱處理爐

現代真空熱處理爐,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。研究開發這種類型的設備是一項綜合性強、跨學科、牽涉到很多科技領域的工作。

工模具材料真空熱處理的應用前景很大。大多數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部都獲得滿意的力學性能,必須采用真空高壓氣淬技術。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重要的發展趨勢。

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什么是熱處理?

就是將固態金屬通過一定的加熱溫度,一定時間的保溫和一定的速度冷卻,來改變金屬及合金的內部組織結構,改變金屬及合金的物理,化學和機械性能的方法。

同理真空熱處理就是將金屬及其合金放在真空熱處理設備內,通過加熱,保溫和冷卻來改變金屬及合金的內部組織結構,改變金屬及合金的物理,化學和機械性能的方法。

只是加熱方式和冷卻介質不同。

真空熱處理工藝的分類

基本上可分為以下幾大類:1.真空淬火、2.真空回火、3.真空退火、4.真空滲碳、5.真空滲氮、6.真空滲金屬等。

我們日常模具處理最常用的就是真空淬火。

真空熱處理的優缺點

真空熱處理優點:

1 處理模具表面無氧化。

2 真空脫氣作用。

3 脫脂作用。

4 處理工件無氫脆。

5 淬火工件變形小。

6 真空熱處理工藝穩定性和重復性好。

7 節能環保,操作安全。

缺點:

1 有些合金元素在真空中蒸發較大。

2 設備投資大。

3 生產周期長,真空保溫時間一般是鹽浴爐的6倍,是空氣爐的2倍。

常見的幾種模具失效形式和解決方法

1 熱處理過程中出真空爐直接開裂

2 回火出來開裂。

3 使用過程中九+天內開裂這一類失效形式主要是發生在壓鑄模和熱鍛模類。

4 模具設計不合理開裂。

5 早期龜裂主要發生在用普通空氣爐處理的模具,引起的原因是模具在處理過程中表面氧化脫碳造成。

6 沖塌。

7 熱處理淬火變形過大。

8 經處理過后在加工過程中發生的變形,開裂。

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