Характеристики вакуумной термообработки

Aug 24, 2022

В условиях высокого вакуума он имеет следующие характеристики:

Химическая активность высоковакуумной атмосферы крайне мала. При вакуумной термообработке реакции, происходящие на границе раздела газовой фазы и твердой фазы, такие как окисление, восстановление, обезуглероживание и науглероживание, не будут осуществляться в той мере, в какой они оказывают влияние;

Атмосфера высокого вакуума очень быстро увеличивает объем газа, что может привести к выделению растворенного газа из металла или сплава или к разложению оксида металла. Именно из-за характеристик атмосферы высокого вакуума в атмосфере высокого вакуума парциальное давление кислорода очень низкое и эффект окисления подавляется. Следовательно, для достижения цели неокисления парциальное давление кислорода должно быть ниже, чем давление разложения оксида.

Световая термообработка — это метод термообработки, который может предотвратить реакцию окисления металлических деталей во время термообработки и при этом получить блестящую металлическую поверхность. Яркая термообработка также может выполняться в защитной атмосфере и инертных газах, таких как аргон, гелий и азот, что также может обеспечить достижение цели и требований по предотвращению окисления. Вакуумная термообработка может достичь всех металлических материалов для сохранения первоначальной отделки поверхности, Требования к размерной точности и производительности. Для заготовок, которые необходимо снова отшлифовать, запас обработки перед термообработкой может быть значительно уменьшен, а процесс очистки поверхности (например, травление, пескоструйная обработка, дробеструйная обработка и т. д.) исключается. Поэтому вакуумная термообработка является наиболее перспективным технологическим методом и самой идеальной «атмосферой» термообработки. Его доля в оборудовании для термообработки достигла более 20 процентов, особенно в авиационной, аэрокосмической, электронной, текстильной, инструментальной и других областях. Он широко используется.

Дегазация (дегазация) эффект вакуума Дегазация эффект вакуума заключается в следующем. Дегазация металла может улучшить пластичность и прочность металла. При вакуумном нагреве определенное количество газа (водорода, кислорода, азота и т. д.), растворенного в металлической заготовке, будет вытекать и дегазировать с поверхности металла, что способствует повышению пластичности и прочности заготовки. Чем выше температура, тем интенсивнее движение молекул, что более способствует диффузии газа, растворенного в металле, к поверхности, так что степень вакуума увеличивается, а чем ниже давление воздуха, тем благоприятнее к перетеканию газа, диффундирующего на поверхность металла.

В процессе плавки металлических материалов жидкие металлы поглощают H2, O2, N2, CO и другие газы. Принимая во внимание, что растворимость металла в вышеуказанных газах увеличивается с повышением температуры, при охлаждении жидкого металла в стальные слитки растворимость газа в металле снижается, но из-за слишком быстрой скорости охлаждения, газ не может быть полностью переполнен (выпущен), а остается внутри твердого металла, образуя металлургические дефекты, такие как поры и белые пятна (образованные Н2), или твердо растворяется в металле в атомарном и ионном состоянии.

Кроме того, в процессе термической обработки при ковке металлов, термической обработке, травлении, пайке и т. д. газ неизбежно реабсорбируется. В это время влияют сопротивление, теплопроводность, намагниченность, твердость, предел текучести, предел прочности, удлинение, усадка поперечного сечения, ударная вязкость, вязкость разрушения и другие механические и физические свойства металла, поэтому контролируйте содержание газа в сырье в металлургическом процессе, но также попытаться устранить газ, поглощенный в процессе термической обработки и т. д., или путем улучшения технологического процесса, чтобы предотвратить поглощение газа.

Скорость диффузии молекул газа в твердой фазе часто определяет скорость дегазации. Причина, по которой вакуумная дегазация может удалить газ внутри металла, заключается в том, что газ в металле можно удалить в условиях отрицательного давления, поэтому состояние вакуума в печи влияет на скорость и эффект вакуумной дегазации. Еще один фактор, определяющий дегазацию. влияет температура в печи. Чем выше температура, тем лучше эффект дегазации. Третий фактор – время. Чем дольше время дегазации, тем лучше эффект дегазации. Принимая во внимание влияние таких факторов, как утолщение зерна и фазовый переход металла, температура не может подниматься слишком высоко. Для металлических материалов с фазовым переходом, таких как сталь, наилучший эффект дает вакуумная дегазация при температуре вблизи точки фазового перехода. Причина в том, что металлический материал снижает растворимость газа во время фазового перехода или способствует миграции атомов газа из-за изменений решетки во время фазового перехода.

По сравнению с обычной термической обработкой механические свойства (особенно пластичность и ударная вязкость) заготовок из металлических материалов после вакуумной термической обработки значительно повышаются. Причина в том, что вакуумная термообработка обладает хорошим эффектом дегазации. Очистка поверхности и обезжиривание используются для нагрева заготовки в вакуумном состоянии. Оксидная пленка, легкая ржавчина, нитриды, гидриды и т. д. на поверхности восстанавливаются, разлагаются или испаряются и исчезают, так что металл приобретает гладкую поверхность. Это особенность вакуумной термообработки.

Реакция окисления металла является обратимой реакцией. Когда металл нагревается, то, вызывает ли он реакцию окисления или реакцию разложения оксида, зависит от соотношения между парциальным давлением кислорода в атмосфере нагрева и давлением разложения оксида.

Давление разложения кислорода - это парциальное давление кислорода, образующееся после того, как разложение оксидов достигает равновесия. Если давление разложения кислорода больше, чем парциальное давление кислорода, оксид разлагается, а образовавшийся кислород высвобождается. Остается чистая поверхность металла, благодаря чему достигается эффект очистки поверхности металла. В вакууме очень мало остаточного кислорода, а парциальное давление кислорода очень низкое. Чем выше степень вакуума, тем ниже парциальное давление кислорода, которое ниже давления разложения оксида. Реакция протекает справа, поэтому вакуум обеспечивает условия разложения оксида металла при нагревании.

Кроме того, при условии, что парциальное давление кислорода в печи очень низкое, оксиды металлов могут разлагаться на субоксиды, которые легко сублимируются и улетучиваются при нагревании в вакууме. и т. д., которые представляют собой соединения углерода, водорода и кислорода. Давление пара высокое. Они легко летучи или разлагаются в процессе вакуумного нагрева и откачиваются вакуумным насосом для очистки поверхности заготовки. Эффект.

Следует отметить, что когда оксид на поверхности металла нагревается в вакууме, он также может вступать в реакцию с диффузией изнутри металлического материала к Н2 и С, восстанавливая оксид на поверхности металла. В процессе разложения оксидов, она также сопровождается удалением органических веществ, таких как масла и жиры. То есть без специальной очистки для удаления органических веществ с поверхности поверхность заготовки может иметь и блестящую поверхность. Причина в том, что эти масла и смазки являются алифатическими и представляют собой соединения углерода, водорода и кислорода. Давление разложения высокое, поэтому он легко разлагается на водород, водяной пар, углекислый газ и другие газы при нагревании в вакууме, а затем откачивается вакуумным насосом, он не будет реагировать с поверхностью деталей. при высоких температурах, и все еще может быть получена неокисляющая и не вызывающая коррозии чистая поверхность. Очищающий эффект вакуума повышает активность поверхности металла и способствует поглощению C, N, Cr, Si и других атомов, ускоряет скорость науглероживания, азотирования и совместной азотно-углеродной инфильтрации, а слой инфильтрации более униформа.

Испарение вакуума Когда заготовка нагревается в вакуумной печи, влага в печи, а также азот, кислород и монооксид углерода в воздухе будут испаряться и рассеиваться при низких температурах. Выше 800 градусов газы разложения водорода, азота и оксида будут выделяться с поверхности заготовки, чтобы завершить эффект дегазации поверхности, а испарение, образованное термическим разложением и утечкой, сделает поверхность металла яркой. Это характеристика вакуумной термообработки. В процессе вакуумного покрытия этот принцип используется для коммерческого применения стекла с покрытием в 1990-х годах.

Еще одной особенностью вакуумной термообработки является испарение элементов поверхности металла. Это проявляется в термической обработке стали с высоким содержанием хрома для штампов холодной обработки или хромистой нержавеющей стали. После термической обработки детали склеиваются друг с другом или между деталями и корзиной для материала (оснастка). Поверхность похожа на апельсиновую корку и очень шероховатая. При этом значительно снижается коррозионная стойкость. В этом недостаток вакуумной термообработки - испарение металла. Что касается испарения металла, то равновесное давление (давление пара) пара, действующего на поверхность металла, различно. Если температура высокая, давление пара высокое, и испарение твердого металла велико; если температура низкая, давление пара низкое. Если температура определена, давление пара имеет определенное значение. Когда внешнее давление меньше давления пара при этой температуре, металл будет испаряться (возгоняться). Чем меньше внешнее давление, т. давление паров металла, тем легче его испарить.

Видно, что давление паров разных металлов различно. В зависимости от материала заготовки следует уделять все внимание проблеме испарения, то есть в зависимости от давления паров и температуры нагрева легирующих элементов обрабатываемой заготовки во время термообработки следует разумно выбирать соответствующую степень вакуума. для предотвращения испарения поверхностных легирующих элементов.

Обычно используемые элементы в стали, такие как Mn, Ni, Co и Cr, а также такие элементы, как Zn, Pb и Cu, которые являются основными компонентами цветных металлов, имеют высокое давление паров. При нагреве в вакууме легко произвести вакуумное испарение и заставить заготовку (или оснастку) прилипнуть друг к другу. На самом деле существует определенное соответствие между давлением пара и температурой нагрева. При правильном выборе степени вакуума можно предотвратить испарение легирующих элементов.

Кроме того, при вакуумном нагреве можно учитывать типы металлических материалов, а при определенной температуре можно вводить инертные газы высокой чистоты (т. регулировать степень вакуума в печи, а низковакуумный нагрев можно использовать для предотвращения испарения легирующих элементов с поверхности заготовки. Эта мера более эффективна для быстрорежущих инструментальных сталей, высоколегированных сталей и других заготовок.