真空热处理技术的应用
真空热处理技术的应用
由于真空热处理具有的一系列特点,使得这项现代的新工艺得到了快速发展和广泛应用。从处理材料来看,该工艺可以处理碳钢、不锈钢、合金钢、耐热合金、磁性材料、钛及钛合金、锆及锆合金、工具钢(含模具钢、刃具钢)。从产品的构件来看,航空工业中的飞机机翼大梁、起落架、髙强度螺栓等结构件,机械制造中的齿轮、轴类、工具、夹具、模具等都需要进行真空热处理。从应用的工艺领域来看,在机槭、冶金、能源、交通、航天、航空、航海、兵器、建筑、轻工、纺织、化工、石油、电子、电器等行业都需要真空热处理。真空热处理在机械、电子产品更新换代,提高产品质量,节能降耗,发挥材料潜力,提高产品寿命方面都有重要作用,下面分类介绍
1.真空退火
真空退火的特点
由于在真空加热中,有脱气、脱脂、清除锈迹的作用,溶解于金属中的气体容易排出去,所以真空退火后的零件表面清洁、光亮。真空退火时经过压力加工产生变形的晶粒得到恢复,同时形成新的晶粒,使得组织得到均匀细化,因而改变了材料的力学性能。真空退火之后材料表面没有润滑剂的痕迹,表面干燥,可以不经过酸洗或喷砂的清洁工序就可以直接电镀,达到实现缩短工艺流程、提高产品质量的目的1.3.1.2真空退火应用范围
(1)难熔金属的退火。钼、钨、钽、钴、钒、锆等金属熔点很高,而且又极易氧化,易被耐火材料污染,在加工时强度和硬度又很高,如果其中含有氢、氧、氮等气体,会使材料延展性变差,为了把它们变成型材,则必须经过真空退火之后,软化了这些材料,再进行压力加工
(2)软磁合金的退火。软磁合金一般采用真空熔炼和真空轧制获得,因为它在温度、压力、辐射和机械负荷的作用下,还必须保证有稳定的磁性,因此需要用真空退火处理
(3)硅钢片的退火。为了排除硅钢片中的氢、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等气体,清除氧化物和硫化物,消除内应力和晶界畸变,提高磁感应强度,降低单位铁损,需要真空退火。
(4)铁镍合金和铁硅合金的退火。日的是改善组织结构,提高韧性
(5)电工钢的退火。目的是提高塑性和均匀磁性
(6)不锈钢的退火。目的是提高不锈钢的抗晶间腐蚀能力
(7)结构钢的退火。目的是提高强度和表面光亮度。
(8)钢丝及热电偶丝的退火。目的是获得光亮的表面,消除加工应力,去除金属丝中含有的氮和氧等有害气
2.真空淬火
真空淬火的主要目的是改善和强化金属构件的质量,特别是表面层的质量。对于工具钢而言,真空淬火后可以保证足够的硬度要求,而且表面光亮度好,变形小,硬度高且均匀使用寿命长,后加工工艺简单,生产周期短
钢在真空淬火后,表面光亮是由于供给表面无氧化膜,附着在供给表面的油污杂质被挥发,从而使金属零件表面有光泽。真空淬火缓慢且均匀,气冷淬火后工件原地冷却不必移动,因此变形小且有规律。真空淬火后无氧化、脱碳,高合金工具钢由于淬火加热温度高真空加热后高活性的表面在油淬时将发生瞬时渗碳,形成一小层渗碳层,因此使真空淬火后的硬度比普通淬火时高而且均匀,不会出现淬火软点。真空加热时的脱气作用可以提高材料的强度、耐磨性、抗咬合性能及疲劳强度,所以真空淬火后工件的寿命普遍较高。
3.真空高压气淬
真空高压气淬是在真空状态下将被处理工件加热,而后在高压力、高流速的冷却气体中进行快速冷却,提高被处理工件表面硬度的工艺过程之。真空高压气淬与普通气淬、油淬、盐浴淬火相比具有明显的优点:
①工件表面质量好、化、无增碳;
②淬火均匀性好、工件变形小;
③淬火强度可控性好,冷却速度可以控制:
④生产率高,省掉了淬火后的清洗工作;
⑤无环境污染适合真空高压气淬的材料很多,主要有:高速钢(如切削工具、金属模、压模、量规喷气发动机用轴承)、工具钢(钟表零件、夹具、压床)、模具钢、轴承钢等。
4.真空渗碳
真空渗碳原理
真空渗碳是将机械零件在真空中加热,当达到钢材临界点温度以上时,停留一段时间并进行脱气及脱除氧化膜,然后通入经过净化的渗碳气体(如CH4、C3、H8等),以进行渗碳及扩散。真空渗碳的渗碳温度高,可达1030℃,滲碳速度快。渗碳零件经脱气、去氧化物而使表面活性提高,提高了随后的扩散速度,渗碳与扩散反复交替进行,直到达到要求的表面浓度和深度为止。
真空渗碳的特点
真空渗碳深度与表面浓度可以控制;真空渗碳可以改变金属零件表层的冶金学性质;真空渗碳有效滲碳深度比其他方法渗碳实际深度更
5.真空回火
真空回火的目的是将真空淬火的优势(产品不氧化、不脱碳、表面光滑、无腐蚀污染等)保持下来,如果不采用真空回火,将失去真空淬火的优越性。对热处理后不进行精加工、需要进行多次高温回火的精密工具更是如此真空回火的应用与真空淬火紧密相连,凡是真空淬火后的机械零部件,为了减少或消除淬火应力,保证相应的组织转变,提高材料的塑性和韧性,获得硬度和强度,稳定工件尺寸等工艺需要,都要经过真空回火处理。
