Vakuum varmebehandlingsegenskaber

Aug 24, 2022

I højvakuum har den følgende egenskaber:

Den kemiske aktivitet af en højvakuumatmosfære er ekstremt lav. Under vakuumvarmebehandling vil de reaktioner, der forekommer ved grænsefladen mellem gasfasen og den faste fase, såsom oxidation, reduktion, dekarbonisering og karburisering, ikke blive udført i det omfang, de har en indvirkning.

Atmosfæren med højt vakuum øger gassens volumen meget hurtigt, hvilket kan få metallet eller legeringen til at frigive opløst gas eller nedbryde metaloxidet. Det er netop på grund af højvakuumatmosfærens karakteristika, at i højvakuumatmosfæren er partialtrykket af oxygen meget lavt, og oxidationseffekten undertrykkes. For at opnå formålet med ikke-oxidation skal partialtrykket af oxygen derfor være lavere end nedbrydningstrykket af oxidet.

Bright varmebehandling er en varmebehandlingsmetode, der kan forhindre oxidationsreaktionen af metalemner under varmebehandling og stadig opnå en blank metaloverflade. Bright varmebehandling kan også udføres i en beskyttende atmosfære og inaktive gasser som argon, helium og nitrogen, som også kan opnå formålet og kravene til at forhindre oxidation.Vakuum varmebehandling kan opnå alle metalmaterialer for at bevare den originale overfladefinish, dimensionsnøjagtighed og ydeevnekrav. For emner, der skal slibes igen, kan bearbejdningsmarginen før varmebehandling reduceres kraftigt, og overfladerensningsprocessen (såsom bejdsning, sandblæsning, skubblæsning osv.) elimineres. Derfor er vakuum varmebehandling den mest lovende procesmetode og den mest ideelle varmebehandling "atmosfære". Dens andel i varmebehandlingsudstyr har nået mere end 20 procent, især inden for luftfart, rumfart, elektroniske komponenter, tekstiler, værktøj og andre områder. Det har været meget brugt.

Afgasningseffekten af vakuum Afgasningseffekten af vakuum er som følger. Metalafgasning kan forbedre metallets plasticitet og styrke. Under vakuumopvarmning vil en vis mængde gas (brint, oxygen, nitrogen osv.) opløst i metalemnet flyde over og afgasse fra metaloverfladen, hvilket er befordrende for at forbedre arbejdsemnets plasticitet og styrke. Jo højere temperatur, jo mere intens er den molekylære bevægelse, hvilket er mere befordrende for at fremme diffusionen af gassen opløst i metallet til overfladen, så graden af vakuum øges, og jo lavere lufttrykket er, er det befordrende. til overløbet af gassen diffunderet på metaloverfladen.

I smeltningsprocessen af metalmaterialer absorberer flydende metaller H2, O2, N2, CO og andre gasser. Når man tager i betragtning, at metallets opløselighed til ovennævnte gasser stiger med temperaturstigningen, når det flydende metal afkøles til stålbarrer, falder opløseligheden af gassen i metallet, men på grund af afkølingshastigheden er for hurtig, gassen kan ikke flyde fuldstændigt over (frigivet), men forbliver inde i det faste metal, hvilket genererer metallurgiske defekter såsom porer og hvide pletter (dannet af H2) eller opløses fast i metallet i en atomisk og ionisk tilstand.

Derudover vil gas uundgåeligt blive reabsorberet i den termiske bearbejdning af metalsmedning, varmebehandling, bejdsning, lodning osv. På dette tidspunkt påvirkes metalets modstand, varmeledning, magnetisering, hårdhed, flydegrænse, styrkegrænse, forlængelse, tværsnitskrympning, slagsejhed, brudsejhed og andre mekaniske og fysiske egenskaber, så kontroller gasindholdet i råmaterialer i den metallurgiske proces, men forsøg også at eliminere den gas, der absorberes i den termiske behandlingsproces osv., eller ved at forbedre procesflowet for at forhindre gasabsorption.

Diffusionshastigheden af gasmolekyler i den faste fase bestemmer ofte afgasningshastigheden. Grunden til at vakuumafgasning kan fjerne gassen inde i metallet er, at gassen i metallet kan fjernes under negative trykforhold, så vakuumtilstanden i ovnen påvirker hastigheden og effekten af vakuumafgasningen. Endnu en faktor der bestemmer afgasningen effekt er temperaturen i ovnen. Jo højere temperatur, jo bedre afgasningseffekt. Den tredje faktor er tid. Jo længere afgasningstiden er, desto bedre er afgasningseffekten. Under hensyntagen til indflydelsen af faktorer som kornfortykkelse og metalfaseovergang kan temperaturen ikke stige for højt. For metalmaterialer med faseovergang såsom stål har vakuumafgasning ved temperaturen nær faseovergangspunktet den bedste effekt. Årsagen er, at metalmaterialet reducerer opløseligheden af gassen under faseovergangen eller er befordrende for migration af gasatomer på grund af gitterændringer under faseovergangen.

Sammenlignet med konventionel varmebehandling er de mekaniske egenskaber (især plasticitet og sejhed) af metalmateriale-emner efter vakuumvarmebehandling steget betydeligt. Årsagen er, at vakuumvarmebehandlingen har en god afgasningseffekt. Overfladerensning og affedtning bruges til at opvarme emnet i vakuumtilstand. Oxidfilmen, let rust, nitrider, hydrider osv. på overfladen reduceres, nedbrydes eller fordamper og forsvinder, så metallet får en glat overflade. Dette er en funktion af vakuum varmebehandling.

Et metals oxidationsreaktion er en reversibel reaktion. Når metallet opvarmes, afhænger om det frembringer en oxidationsreaktion eller en oxidnedbrydningsreaktion af forholdet mellem partialtrykket af ilt i opvarmningsatmosfæren og oxidets nedbrydningstryk.

Nedbrydningstrykket af oxygen er partialtrykket af oxygen produceret efter nedbrydningen af oxider når ligevægt. Hvis nedbrydningstrykket af oxygen er større end partialtrykket af oxygen, nedbrydes oxidet, og den producerede oxygen frigives. Tilbage er den rene overflade af metallet, som opnår effekten af at rense metaloverfladen. Der er meget lidt resterende ilt i et vakuum, og partialtrykket af ilt er meget lavt. Jo højere grad af vakuum, jo lavere partialtryk af ilt, som er lavere end oxidets nedbrydningstryk. Reaktionen fortsætter til højre, så vakuumet sørger for nedbrydningsbetingelserne for metaloxidet, når det opvarmes.

Derudover, under forudsætning af, at iltpartialtrykket i ovnen er meget lavt, kan metaloxider nedbrydes til suboxider, som let sublimeres og fordampes ved vakuumopvarmning. De stoffer, der klæber til overfladen af emnet, er primært oliepletter osv., som er kulstof-, brint- og oxygenforbindelser. Damptrykket er højt. De er let flygtige eller nedbrydes under vakuumopvarmningsprocessen og pumpes væk af vakuumpumpen for at rense emnets overflade. Effekt.

Det skal bemærkes, at når oxidet på metaloverfladen opvarmes i et vakuum, kan det også reagere med diffusionen fra indersiden af metalmaterialet til H2 og C, hvilket reducerer oxidet på metaloverfladen.I nedbrydningsprocessen af oxider, er det også ledsaget af fjernelse af organiske stoffer som olier og fedtstoffer. Det vil sige, at uden særlig rengøring for at fjerne organiske stoffer på overfladen, kan overfladen af emnet også have en lys overflade. Årsagen er, at disse olier og smøremidler er alifatiske og er forbindelser af kulstof, brint og oxygen. Nedbrydningstrykket er højt, så det er let at nedbrydes til brint, vanddamp, kuldioxid og andre gasser, når det opvarmes i et vakuum og derefter pumpes væk af en vakuumpumpe, det vil ikke reagere med overfladen af delene ved høje temperaturer, og der kan stadig opnås en ikke-oxiderende og ikke-ætsende ren overflade. Oprensningseffekten af vakuum øger metaloverfladeaktiviteten og er befordrende for absorptionen af C, N, Cr, Si og andre atomer accelererer hastighederne for karburering, nitrering og nitrogen-carbon co-infiltration, og infiltrationslaget er mere uniform.

Fordampning af vakuum Når emnet opvarmes i en vakuumovn, vil fugten i ovnen og nitrogen, ilt og kulilte i luften blive fordampet og bortledt ved lave temperaturer. Over 800 grader vil hydrogen-, nitrogen- og oxidnedbrydningsgasser blive frigivet fra overfladen af emnet for at fuldføre overfladeafgasningseffekten, og fordampningen dannet af termisk nedbrydning og undslip gør metaloverfladen lys. Dette er karakteristisk for vakuum varmebehandling. Vakuumbelægningsprocessen bruger dette princip til at gøre det belagte glas sat i kommercielle applikationer i 1990'erne.

Et andet træk ved vakuumvarmebehandling er fordampningen af metaloverfladeelementer. Dette afspejles i varmebehandlingen af koldbearbejdningsstål med højt krom eller rustfrit kromstål. Efter varmebehandlingen bindes delene til hinanden, eller mellem delene og materialekurven (værktøj). Overfladen er appelsinskal-agtig og meget ru. Samtidig reduceres korrosionsbestandigheden betydeligt. Dette er ulempen ved vakuum varmebehandling-metal fordampning. Med hensyn til fordampning af metal er ligevægtstrykket (damptrykket) af damp, der virker på metaloverfladen, anderledes. Hvis temperaturen er høj, er damptrykket højt, og fordampningen af fast metal er stor; hvis temperaturen er lav, dampen Trykket er lavt. Hvis temperaturen er sikker, har damptrykket en vis værdi. Når det ydre tryk er mindre end damptrykket ved den temperatur, vil metallet fordampe (sublimere). Jo mindre ydre tryk, det vil sige, jo højere grad af vakuum, jo lettere er det at fordampe, og på samme måde, jo højere metallets damptryk, jo lettere er det at fordampe.

Det kan ses, at damptrykket af forskellige metaller er forskelligt. I henhold til emnets materiale skal der lægges fuld opmærksomhed på fordampningsproblemet, det vil sige i henhold til damptrykket og opvarmningstemperaturen af legeringselementerne i det behandlede emne under varmebehandlingen, skal den passende grad af vakuum vælges med rimelighed. for at forhindre fordampning af overfladelegeringselementerne.

Almindeligt anvendte grundstoffer i stål som Mn, Ni, Co og Cr, samt grundstoffer som Zn, Pb og Cu, som er hovedkomponenterne i ikke-jernholdige metaller, har et højt damptryk. Når det opvarmes i vakuum, er det let at producere vakuumfordampning og få emnet (eller værktøjet) til at klæbe til hinanden. Faktisk er der en vis overensstemmelse mellem damptryk og opvarmningstemperatur. Så længe vakuumgraden er valgt korrekt, kan fordampning af legeringselementer forhindres.

Derudover, ved vakuumopvarmning, kan typerne af metalmaterialer tages i betragtning, og inerte gasser med høj renhed (det vil sige omvendt inflation såsom højrent nitrogen, højrent argon osv.) kan indføres ved en bestemt temperatur til at justere graden af vakuum i ovnen, og lavvakuumopvarmning kan bruges til at forhindre fordampning af legeringselementer på overfladen af emnet. Denne foranstaltning er mere effektiv for højhastighedsværktøjsstål, højlegeret stål og andre emner.