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真空热处理与传统热处理比较

什么是热处理?
热处理是指材料在固态下,通过加热、保温和冷却的手段,以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中,热处理的作用逐渐为人们所认识。
热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程,有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接,不可间断。加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多,最早是采用木炭和煤作为热源,近而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制,且无环境污染。利用这些热源可以直接加热,也可以通过熔融的盐或金,以至浮动粒子进行间接加热。金属加热时,工件暴露在空气中,常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低),这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热,也可用涂料或包装方法进行保护加热。加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一,选择和控制加热温度,是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异,但一般都是加热到相变温度以上,以获得高温组织。另外转变需要一定的时间,因此当金属工件表面达到要求的加热温度时,还须在此温度保持一定时间,使内外温度一致,使显微组织转变完全,这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时,加热速度极快,一般就没有保温时间,而化学热处理的保温时间往往较长。
冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤,冷却方法因工艺不同而不同,主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢,正火的冷却速度较快,淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求,例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。
热处理的工艺过程
  • 1. 正火:将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却,得到珠光体类组织的热处理工艺。
  • 2. Annealing:将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度,保温一段时间后,随炉缓慢冷却(或埋在砂中或石灰中冷却)至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。
  • 3. 固溶热处理:将合金加热至高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶解到固溶体中,然后快速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
  • 4. 时效:合金经固溶热处理或冷塑性形变后,在室温放置或稍高于室温保持时,其性能随时间而变化的现象。
  • 5.固溶处理:使合金中各种相充分溶解,强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能,消除应力与软化,以便继续加工成型。
  • 6. 时效处理:在强化相析出的温度加热并保温,使强化相沉淀析出,得以硬化,提高强度。
  • 7. 淬火:将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却,使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。 
  • 8. 回火:将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间,随后用符合要求的方法冷却,以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。
  • 9. 钢的碳氮共渗:碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。习惯上碳氮共渗又称为氰化,以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗(即气体软氮化)应用较为广泛。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度,耐磨性和疲劳强度。低温气体碳氮共渗以渗氮为主,其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。
  • 10. 调质处理(quenching and tempering):一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零件,特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织,它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织更优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关,一般在HB200—350之间。
热处理的工艺特点
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一,与其他加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能看到的。
为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能,除合理选用材料和各种成形工艺外,热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料,钢铁显微组织复杂,可以通过热处理予以控制,所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外,铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能,以获得不同的使用性能。
热处理的工艺分类
金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同,每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺,可获得不同的组织,从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用最广的金属,而且钢铁显微组织也最为复杂,因此钢铁热处理工艺种类繁多。整体热处理是对工件整体加热,然后以适当的速度冷却,获得需要的金相组织,以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。
表面淬火回火热处理
表面淬火回火热处理通常用感应加热或火焰加热的方式进行。主要技术参数是表面硬度、局部硬度和有效硬化层深度。硬度检测可采用维氏硬度计,也可采用洛氏或表面洛氏硬度计。试验力(标尺)的选择与有效硬化层深度和工件表面硬度有关。这里涉及到三种硬度计。一、维氏硬度计是测试热处理工件表面硬度的重要手段,它可选用0.5~100kg的试验力,测试薄至0.05mm厚的表面硬化层,它的精度是的,可分辨出热处理工件表面硬度的微小差别。另外,有效硬化层深度也要由维氏硬度计来检测,所以,对于进行表面热处理加工或大量使用表面热处理工件的单位,配备一台维氏硬度计是有必要的。二、表面洛氏硬度计也是十分适于测试表面淬火工件硬度的,表面洛氏硬度计有三种标尺可以选择。可以测试有效硬化深度超过0.1mm的各种表面硬化工件。尽管表面洛氏硬度计的精度没有维氏硬度计高,但是作为热处理工厂质量管理和合格检查的检测手段,已经能够满足要求。况且它还具有操作简单、使用方便、价格较低,测量迅速、可直接读取硬度值等特点,利用表面洛氏硬度计可对成批的表面热处理工件进行快速无损的逐件检测。这一点对于金属加工和机械制造工厂具有重要意义。三、当表面热处理硬化层较厚时,也可采用洛氏硬度计。当热处理硬化层厚度在0.4~0.8mm时,可采用HRA标尺,当硬化层厚度超过0.8mm时,可采用HRC标尺。维氏、洛氏和表面洛氏三种硬度值可以方便地进行相互换算,转换成标准、图纸或用户需要的硬度值。相应的换算表在国际标准ISO、美国标准ASTM和中国标准GB/T中都已给出。
局部淬火热处理
零件如果局部硬度要求较高,可用感应加热等方式进行局部淬火热处理,这样的零件通常要在图纸上标出局部淬火热处理的位置和局部硬度值。零件的硬度检测要在指定区域内进行。硬度检测仪器可采用洛氏硬度计,测试HRC硬度值,如热处理硬化层较浅,可采用表面洛氏硬度计,测试HRN硬度值。
化学热处理
化学热处理是使工件表面渗入一种或几种化学元素的原子,从而改变工件表面的化学成分、组织和性能。经淬火和低温回火后,工件表面具有高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度,而工件的芯部又具有高的强韧性。
热处理的常见问题
过热
管件法兰粗糙口上可观察到淬火后的显微组织过热。但要确切判断其过热的程度必须观察显微组织。若在GCr15钢的淬火组织中出现粗针状马氏体,则为淬火过热组织。形成原因可能是淬火加热温度过高或加热保温时间太长造成的全面过热;也可能是因原始组织带状碳化物严重,在两带之间的低碳区形成局部马氏体针状粗大,造成的局部过热。过热组织中残留奥氏体增多,尺寸稳定性下降。由于淬火组织过热,钢的晶体粗大,会导致零件的韧性下降,抗冲击性能降低,轴承的寿命也降低。过热严重甚至会造成淬火裂纹。
欠热
淬火温度偏低或冷却不良则会在显微组织中产生超过标准规定的托氏体组织,称为欠热组织,它使硬度下降,耐磨性急剧降低,影响托辊配件轴承寿命。
淬火裂纹
高或冷却太急,热应力和金属质量体积变化时的组织应力大于钢材的抗断裂强度;工作表面的原有缺陷(如表面微细裂纹或划痕)或是钢材内部缺陷(如夹渣、严重的非金属夹杂物、白点、缩孔残余等)在淬火时形成应力集中;严重的表面脱碳和碳化物偏析;零件淬火后回火不足或未及时回火;前面工序造成的冷冲应力过大、锻造折叠、深的车削刀痕、油沟尖锐棱角等。总之,造成淬火裂纹的原因可能是上述因素的一种或多种,内应力的存在是形成淬火裂纹的主要原因。淬火裂纹深而细长,断口平直,破断面无氧化色。它在轴承套圈上往往是纵向的平直裂纹或环形开裂;在轴承钢球上的形状有S形、T形或环型。淬火裂纹的组织特征是裂纹两侧无脱碳现象,明显区别与锻造裂纹和材料裂纹。
热处理变形
管件和法兰在热处理时,存在有热应力和组织应力,这种内应力能相互叠加或部分抵消,是复杂多变的,因为它能随着加热温度、加热速度、冷却方式、冷却速度、零件形状和大小的变化而变化,所以热处理变形是难免的。认识和掌握它的变化规律可以使管件和法兰的变形(如套圈的椭圆、尺寸涨大等)置于可控的范围,有利于生产的进行。当然在热处理过程中的机械碰撞也会使零件产生变形,但这种变形是可以用改进操作加以减少和避免的。
表面脱碳
管件和法兰在热处理过程中,如果是在氧化性介质中加热,表面会发生氧化作用使零件表面碳的质量分数减,造成表面脱碳。表面脱碳层的深度超过最后加工的留量就会使零件报废。表面脱碳层深度的测定在金相检验中可用金相法和显微硬度法。以表面层显微硬度分布曲线测量法为准,可做仲裁判据。软点加热不足,冷却不良,淬火操作不当等原因造成的托辊管件和法兰表面局部硬度不够的现象称为淬火软点。它象表面脱碳一样可以造成表面耐磨性和疲劳强度的严重下降。
什么是真空热处理?
真空热处理是真空技术与热处理技术相结合的新型热处理技术,真空热处理所处的真空环境指的是低于一个大气压的气氛环境,包括低真空、中等真空、高真空和超高真空,真空热处理实际也属于气氛控制热处理。真空热处理是指热处理工艺的全部和部分在真空状态下进行的,热处理质量大大提高。与常规热处理相比,真空热处理的同时,可实现无氧化、无脱碳、无渗碳,可去掉工件表面的磷屑,并有脱脂除气等作用,从而达到表面光亮净化的效果。
真空热处理的技术分类
真空高压气冷淬火技术
当前真空高压气冷淬火技术发展较快,相继出现了负压高流率气冷、加压气冷、高压气冷、超高压一气冷等新技术,不但大幅度提高了真空气冷淬火能力,且淬火后工件表面光亮度好,变形小,还有高效、节能、无污染等优点。
真空高压气冷淬火的用途是材料的淬火和回火,不锈钢和特殊合金的固溶、时效,离子渗碳和碳氮共渗,以及真空烧结,钎焊后的冷却和淬火。
用高压氮气冷却淬火时、被冷却的负载只能是松散型的,高速钢可淬透至70~100mm,高合金热作模具钢可达25~100mm。
用1000kPa高压氮气冷却淬火时,被冷却负载可以是密集型的,比600kPa冷却时负载密度提高约30%~4O%。
用2000kPa超高压氮气或氦气和氮气的混合气冷却淬火时,被冷却负载是密集的并可捆绑在一起。其密度较600kPa氮气冷却时提高80%~150%,可冷却所有的高速钢、高合金钢、热作工模具钢及铬钢和较多的合金油淬钢,如较大尺寸的锰钢。
具有单独冷却室的双室气冷淬火炉的冷却能力优于相同类型的单室炉。200kPa氮气冷却的双室炉的冷却效果和400kPa的单室炉相当。但运行成本、维修成本低。由于我国基础材料工业(石墨、钼材等)和配套元器件(电动机)等水平有待提高。所以在提高600kPa单室高压真空护质量的同时,发展双室加压和高压气冷淬火炉比较符合中国的国情。
真空渗氮技术
真空渗氮是使用真空炉对钢铁零件进行整体加热、充入少量气体,在低压状态下产生活性氮原子渗入并向钢中扩散而实现硬化的;而离子渗氮是靠晖光放电产生的活性N离子轰击并仅加热钢铁零件表面,发生化学反应生成核化物实现硬化的。
真空渗氛时,将真空炉排气至较高真空度0.133Pa后,将工件升至,530~560℃,同时送入氨气或复合气体,并对各种气体的送入量进行精确控制,炉压控制在0.667Pa,低压状态能加快工件表面的气体交换,活跃的N元素(或N,C)来自化学反应及氨气,保温3~5h后,用炉内惰性气体进行快速冷却。不同的材质,经此处理后可得到渗层深为20~80μm、硬度为600~1500HV的硬化层。
真空渗氮有人称为真空排气式氮碳共渗,其特点是通过真空技术,使金属表面活性化和清净化。在加热、保温、冷却的整个热处理过程中,不纯的微量气体被排出,含活性物质的纯净复合气体被送入,使表面层相结构的调整和控制、质量的改善、效率的提高成为可能。经X射线衍射分析证实,真空渗氮处理后,渗层中的化合物层是ε单相组织,没有其他脆性存在,所以硬度高,韧性好,分布也好。“白层”单相ε化合物层可达到的硬度和材质成分有关。材质中含铬量越高,硬度也呈增加趋势。铬13%时,硬度可达到1200HV;含铬18%(质量分数,余同)时,硬度可达 1500HV;含铬25%时,硬度可达1700HV。无脆性相的单相ε化合物层的耐磨性比气体氮碳共渗组织的耐磨性高,抗摩擦烧伤、抗热胶合、抗熔敷、抗熔损性能都很优异。但该“白层”的存在对有些模具和零件也有不利之处,易使锻模在锻造初期引起龟裂,焊接修补时易生成针孔。真空渗氮还有一个优点,就是通过对送入炉内的含活化物质的复合气体的种类和量的控制,可以得到几乎没有化合物层(白层),而只有0.1-1mm扩散层的组织。其原因可能是在真空炉排气至 0.133Pa后形成的,另一个原因是带有活性物质的复合气体在短时间内向钢中扩散形成的组织。这种组织的优点是耐热冲击性、抗龟裂性能优异。因而对实施高温回火的热作模具,如用高速钢钢制模具可以得到表面硬度高、耐磨性好、耐热冲击性好、抗龟裂而又有韧性的综合性能;但仅有扩散层组织时,模具的抗咬合性、耐熔敷、熔损性能不够好。由于模具或机械零件的服役条件和对性能的要求不一,在进行表面热处理时,必需调整表面层的组织和性能。真空渗氮除应用于工模具外,对提高精密齿轮和要求耐磨耐蚀的机械零件以及弹簧等的性能都有明显效果,可接受处理的材质也比较广泛。
真空高压气冷等温淬火
形状复杂的较大工件从高温连续进行快速冷却时容易产生变形甚至裂纹。以往可用盐浴等温淬火解决。在单室真空高压气冷淬火炉中能否进行气冷等温淬火呢?在带有对流加热功能的单室高压气冷淬火炉中对两组φ320mm×120mm两块叠装的碳素结构钢用不同冷却方式淬火后的对化结果。一组是在1020℃加热后,在600kPa压力下连续用高纯氮气冷却(风向是上、下相互交替,40s切换一次)的结果。另一组是对试样表面、心部进行 370℃时的控制冷却。从两组曲线的对比可以看出,心部温度通过500℃的时间(半冷时间)只差约2min。从表面进行控制冷却开始到心部温度到达 370℃附近,需27min。由此可见,在单室真空高压气淬火炉进行等温气冷淬火是可行的。
真空清洗与干燥技术
目前有的热处理还离不开清洗干燥工序,尤其需油冷的各类热处理,清洗干燥的任务更繁重、难度也更大。国际上使用效果最佳的清洗剂是卤素系清洗剂。发达国家,如日本使用的卤素系清洗剂的比例如表1所示。其中三氯乙烷、氟里昂因属破坏大气臭氧层物质,已被禁止使用。其他卤素系物质也因对生态环境、人、畜有害而被限制使用。所以各国都在研究各种替代型的清洗干燥技术。
真空热处理的处理工艺
真空热处理的工艺发展
热处理的发展是伴随着机械制造业的发展而发展,机械制造又对热处理提出了更新更高的要求,模具的热处理又是热处理中技术含量最高的部分。
众所周知,模具热处理就是为了发挥模具材料的潜力,提高模具的使用性能。模具的性能必须满足:高的强度,(包括高温强度,抗冷热疲劳性能)高的硬度(耐磨性能)和高的韧性,并且还要求有良好的机械加工性、(包括良好的抛光性)可焊接性及抗腐蚀性等等。
对模具寿命影响最大的是模具的设计(包括了正确的选择材料)模具的材料,模具的热处理,模具的使用和维护等。如果模具的设计合理,材料优质,那么热处理的好坏直接决定了模具的使用寿命。目前国内外都在设法采用更先进的热处理手段来提高模具的性能延长模具的使用寿命。而真空热处理则是模具热处理中较先进的方式之一。所以从模具热处理来看,热处理加工设备的状态、热处理的工艺、生产过程的控制显得尤为重要。而设备的先进性是保证先进工艺实现的前提。真空高压气淬炉是实现真空热处理最为理想的设备。真空炉具有不脱碳,不氧化的效果,具有温度均匀,加热和冷却速度可控,可以实现不同的工艺过程,真空炉由于没有污染,是国际上公认的“绿色热处理”。现在国际上已有2-20bar的真空高压气淬炉,可以完全满足模具的真空热处理的要求。
模具热处理过程中,所采用的工艺参数对模具性能也有着至关重要的影响:它包括了加热温度、加热速度、保温时间、冷却方式、冷却速度等。正确的热处理工艺参数可以保证模具获得最佳性能,反之,将产生不良甚至严重后果。实践表明,正确的热处理工艺可以获得优良的组织,优良的组织形态才能保证优良的机械性能。合适的工艺方法可以有效的控制模具热处理时的变形和开裂。从实践中发现:模具在加热和冷却过程中,模具表面温度和心部温度的差异(加热的不均匀性和冷却的不均匀性)是造成模具变形的主要因素。(真空炉具有控制加热速度和冷却速度的能力)。不同的工艺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,真空高压气淬工艺具有加热和冷却速度自由控制的优点,可以编制不同的工艺参数,得到预想的金相组织和性能。
真空热处理的工艺原理
  • (1)金属在真空状态下的相变特点。在与大气压只差0.1MPa范围内的真空下,固态相变热力学、动力学不产生什么变化。在制订真空热处理工艺规程时,完全可以依据在常压下固态相变的原理。完全可以参考常压下各种类型组织转变的数据。
  • (2)真空脱气作用,提高金属材料的物理性能和力学性能。
  • (3)真空脱脂作用。
  • (4)金属的蒸发:在真空状态下加热,工件表面元素会发生蒸发现象。
  • (5)表面净化作用,实现少无氧化和少无脱碳加热。
  • (6)金属实现无氧化加热所需的真空度。
真空热处理的加热特点
  • 1)真空热处理的优越性。真空热处理是和可控气氛并驾齐驱的应用面很广的无氧化热处理技术,也是当前热处理生产技术先进程度的主要标志之一。真空热处理不仅可实现钢件的无氧化、无脱碳,而且还可以实现生产的无污染和工件的少畸变,因而它还属于清洁和精密生产技术范畴。目前它已成为工模具生产中不可替代的先进技术。
  • (2)真空热处理工艺。工件畸变小是真空热处理的一个非常重要的优点。据国内外经验,工件真空热处理的畸变量仅为盐浴加热淬火的三分之一。研究各种材料、不同复杂程度零件的真空加热方式和各种冷却条件下的畸变规律,并用计算机加以模拟,对于推广真空热处理技术具有重要意义。真空加热、常压或高压气冷淬火时气流均匀性对零件淬硬效果和质量分散度有很大影响。采用计算机模拟手段研究炉中气流循环规律,对于改进炉子结构变具有重要意义。真空渗碳是实现高温渗碳的最可能的方式。但在高温下长时间加热会使大多数钢种的奥氏体晶粒度长得很大,对于具体钢材高温渗碳,重新加热淬火对材料和工件性能的影响规律加以研究,对优化真空渗碳、冷却、加热淬火工艺和设备是很有必要的。近几年,国际上有研究开发使用气体燃料的燃烧式真空炉的动向。在真空炉中采用气体燃料加热的困难太多,虽然有节约能源的说法,但不一定是一个重要的发展方向。
  • (3)真空热处理炉。现代真空热处理炉是指可施行元件的真空加热,然后在油中淬火或在常压和加压气体中淬火的冷壁式炉子。研究开发这种类型的设备是一项综合性强、跨学科、牵涉到很多科技领域的工作。
真空热处理的主要应用
零件经真空热处理后,畸变小,质量高,且工艺本身操作灵活,无公害。因此真空热处理不仅是某些特殊合金热处理的必要手段,而且在一般工程用钢的热处理中也获得应用,特别是工具、模具和精密耦件等,经真空热处理后使用寿命较一般热处理有较大的提高。例如某些模具经真空热处理后,其寿命比原来盐浴处理的高40~400%,而有许多工具的寿命可提高3~4倍左右。此外,真空加热炉可在较高温度下工作,且工件可以保持洁净的表面,因而能加速化学热处理的吸附和反应过程。因此,某些化学热处理,如渗碳、渗氮、渗铬、渗硼,以及多元共渗都能得到更快、更好的效果。
真空热处理与传统热处理比较
真空热处理几乎可实现全部热处理工艺,如淬火、退火、回火、渗碳、渗铬、氮化,在淬火工艺中可实现气淬、油淬、硝盐淬火、水淬等,它与普通热处理相比较具有以下优点。
1、不氧化、不脱碳、不增碳对工件内部和表面有良好的保护作用
氧化使金属表面失去金属光泽,表面粗糙度增加,精度下降,并且钢表面氧化皮往往是造成淬火软点和淬火开裂的根源,氧化使钢件强度降低,其他力学性能下降。而脱碳(见图1)是指钢在加热时表面碳含量降低的现象。
Fig. 1 decarbonization
图1 脱碳
一般情况下,钢的氧化脱碳同时进行,脱碳层由于被氧化,碳含量降低会明显降低钢的淬火硬度、耐磨性、及疲劳性能,高速钢脱碳会降低红硬性(如图2)。
Figure 2 decarburization of high speed steel
图2 高速钢脱碳
而真空热处理由于金属是在一定的真空度下加热,工件避免了与氧气接触,工件没有氧化,无脱碳,可以得到光亮的表面及较好的热处理质量,同时在真空状态下,也不会发生还原反应,也就不会发生增碳现象。从下面工件表面添加保护剂后与真空淬火时的金相图比较,可较明显看到真空热处理的优势所在。如图3、图4所示:
Fig. 3. Quenching and tempering treatment after carburizing of 40Cr, martensite Level 3, retained austenite Level 2, a small amount of granular carbide level 1, the martensite structure of surface layer and sub surface layer is different.
图3. 40Cr渗碳后淬火、回火处理,马氏体3级,残余奥氏体2级,少量颗粒状碳化物1级,表层及次表层马氏体组织粗细有别。
图4. 40Cr真空淬火 组织为中碳马氏体以及少量黑色条状回火马氏体。加热均匀,表面无氧化脱碳。
图4. 40Cr真空淬火 组织为中碳马氏体以及少量黑色条状回火马氏体。加热均匀,表面无氧化脱碳。
2、提高整体机械性能、脱气和促进金属表面的净化作用
真空对液态金属有明显的除气效果,对固态金属中溶解的气体也有很好的排除作用。金属中最有害的气体是氢。采用真空加热时,可使金属和合金中的氢迅速降至最低程度,消除氢脆,从而提高材料的塑性、韧性和疲劳强度,提高了工件的整体机械性能。金属和合金在真空中加热时,如果真空度低于相应氧化物的分解压力,这种氧化物就会发生分解,形成的游离氧立即被排出真空室,使金属表面质量,进一步改善,甚至使表面达到活化状态,起到净化作用。
3、工件变形小
一般来说,被处理的工件在炉内靠热辐射加热,内外温差较小,热应力小,因而决定了真空热处理工艺处理的零件变形小,同时在真空下加热和在真空下淬火,自动完成,避免了热态下工件在空气中的搬运(盐浴处理及气氛保护处理虽在绝氧的环境里加热,但仍在空气或含有氧分子的淬火介质中完成淬火),减少了人为加工变形。如Cr12MoV材质的滚丝轮,分别真空热处理和盐浴处理,真空热处理比盐浴处理变形量小70%,产品合格率高。
4、可减少工件含金元素挥发性
真空热处理能在可控气氛下加热和真空淬火,从而减少了工件含金元素挥发性,保证了工件的热处理质量。
5、真空热处理的价格高
因为设备贵,耗能多;每炉重量小是因为真空腔体小,容易抽真空。
6、工件抗氧化和耐腐蚀性强
真空热处理后的工件比普通热处理工件抗氧化和耐腐蚀性强,且微观结构更为致密。
7、其他
真空热处理炉热效率高,可实现快速升温和降温;稳定性和重复性好。工作环境好,操作安全,没有污染和公害。
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