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真空熱處理的幾個優勢

來源:知乎 | 發布時間:2020-08-03

      真空可以指壓力小于正常一個大氣壓(負壓)的任何氣態空間,當金屬的熱處理過程是置于真空中進行時,就稱為真空熱處理,真空熱處理幾乎可實現全部熱處理工藝,如淬火、退火、回火、滲碳、滲鉻等;在淬火工藝中可實現氣淬、油淬、硝鹽淬火、水淬、脫氣等,在通入適當介質后,也可以用于化學熱處理。

      真空狀態下負壓的程度稱為真空度,真空度最常用的單位是Pa和托(Torr,1 Torr=133.3Pa)。氣壓越低,真空度超高;氣壓越高,真空度越低。根據真空度的大小,真空通常被分為低真空、中真空、高真空和超高真空四級。另外,真空度還常用真空狀態內水蒸氣的露點表示。真空爐中的氣體包括殘留空氣、爐體及工件內釋放的氣體;潤滑油蒸發氣體和外界滲入氣體等,非常復雜,必須要用真空泵不停排氣以保證達到所需要的真空度。真空熱處理方法所得到的模具鋼料表面可以獲得一般熱處理所沒有的特殊效果,較傳統熱處理有更高的優越性,但是在真空氣氛的熱處理過程中,工件以及模具鋼料不一定全部是有益的,下面德松模具鋼的小編來與大家分享一下真空熱處理的具體的好處和不好之處。


真空熱處理對模具鋼料和工件的好處:

① 脫脂

工件在熱處理之前,由于鋼料加工或壓力成型,往往在表面粘有油污。粘附在金屬表面的油脂、潤滑劑等蒸氣壓較高,在真空加熱時,自行發揮或分解成水,氫氣和一氧化碳等氣體,并被真空泵抽走,與不同金屬表面產生化學反應,得到無氧化、無腐蝕的非常光潔的表面。不過,生產中工作一般仍要進行預先脫脂處理,以減輕油污對于真空系統的污染。


② 除氣

金屬在熔煉時,液態金屬要吸收H2、O2、N2、CO等氣體,由于冷卻速度確認太快,這些氣體留在固體金屬中,生成氣孔及白點等各種冶金缺陷,使材料的電阻、磁導率、硬度、強度、塑性、韌性等性能受到影響,根據氣體在金屬中溶解度,與周圍環境的分壓平方根成正比的關系,分壓越小即真空度越高,越可減少氣體在金屬中的溶解度,釋放出來的氣體被真空泵抽走。

③ 分解

氧化物金屬表面的氧化膜、銹蝕、氧化物、氫化物在真空加熱時被還原、分解或揮發而消失,使金屬表面光潔。鋼件真空度達0.133~13.3Pa即可達到表面凈化效果。金屬表面凈化后,活性增強,有利于C、N、B等原子吸收,使得化學熱處理速度增快且成分均勻。當真空度足夠,氧的分壓低于氧化物分解壓力時,可以使表面已經形成的氧化物發生分解而被去除,獲得光亮的表面。

④ 表面保護


真空熱處理實質上是在極稀薄的氣氛中進行,爐內殘存的微量氣體不足以被處理的金屬材料產生氧化脫碳、增碳等作用。使金屬材料表面的化學成分和原來的光亮度保持不變。


真空熱處理對模具鋼材和工件的不利現象:

① 合金元素的蒸發


各種金屬在不同溫度下有不同蒸氣壓,當真空度提高,時,蒸氣壓高的金屬(Mn、Cr)容易蒸發,損害材料本身化學成分構成并污染其它金屬表面,使零件之間或零件與料筐之間黏結,造成電氣短路,材質改性等缺陷。對于鋼來說,真空熱處理時最容易蒸發的合金元素是Mn、Cr,而它們又是鋼中常用的金屬元素。通常零件應先抽成真空,加熱至800℃以下;800℃以上應通以惰性氣體,將真空度降低20~26.7Pa。

② 真空加熱油淬引起鋼件滲碳

鋼經真空加熱油淬后會引起滲碳。如:30CrMrSiN2A鋼在真空度為10-2×1333.3Pa、加熱溫度為900℃情況下油淬就可發現有滲碳現象,這是由于在高溫真空加熱時對表面的凈化作用使得材料表面處于活性狀態,當熾熱的工件與淬火油接觸時,在油蒸氣的包圍下引起滲碳過程。 一般來說,這種鋼件滲碳對于材料表面性能是有害的。減輕真空油淬滲碳可采用推遲工件進入油中的時間;淬火開始階段使油上方保持低壓狀態;工件浸入油中前稍稍氧化等。

③ 注意事項(保時熱處理):


由于熱處理屬于高耗能加工類型,用電量巨大,目前行業競爭激烈,很多企業為了吸引客戶,故意將價格調至極低,便于吸引客戶程,然后在熱處理加工時長上進行偷工減料,這樣對模具鋼料的危害性很大,會給模具和工件帶來無法彌補的損失。

來源:知乎網-德松模具鋼

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