理论教育 真空热处理的特点和未来发展趋势

真空热处理的特点和未来发展趋势

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:我国自20世纪70年代开始研制油、气淬火冷却的冷壁式真空热处理炉,并于1980年成系列地批量生产。近几年航空工业和模具工业对真空热处理炉、真空钎焊炉,特别是真空加热高压气淬炉有大量需求,推动了真空设备制造业的兴旺。

真空热处理的特点和未来发展趋势

1.真空热处理的特点

真空热处理具有无污染、无氧化脱碳、变形小等一系列优点。研究表明,真空在热处理中具有以下作用:

(1)防止金属氧化 只要在10-1Pa的真空度下,金属的氧化速度就极慢。在真空度小于1.33×10-2Pa的真空度下加热金属,即使高于金属氧化物的分解压力,也可得到无氧化的光亮表面。

(2)表面净化作用 在真空热处理时,如果炉内氧的分压小于氧化物分压,金属表面氧化物就会分解,生成的氧气被真空泵排除。如果金属表面的油污被加热分解为氢气、水蒸气和二氧化碳等,也可被真空泵排出炉外,起到脱脂净化作用。

(3)脱气作用 在真空热处理过程中,由于金属零件内外具有压力差,因此溶解在金属中的气体会向金属表面进行扩散,并在表面脱附逸出,并且温度越高,脱气效果越好。

(4)加热速度缓慢 工件在真空中主要依靠辐射方式进行传热,其加热速度比在盐浴和炉气中慢,所以加热时间需要适当延长,从而降低了生产率。但工件截面温差小,工件变形比其他加热方式小。(www.daowen.com)

2.真空热处理的发展前景

由于真空热处理具有以上特点,这项工艺自20世纪60年代问世以来,得到了突飞猛进的发展。现在几乎所有的热处理工艺均可在真空条件下进行,如退火、淬火、回火、渗碳、渗氮、渗金属等,而且淬火冷却介质从最初的气体,发展到现在的油、水、硝盐等。从处理材料上看,除钛及钛合金、铝及铝合金这些广泛应用于航空、航天事业的材料外,还可以处理不锈钢、耐热合金、磁性材料等。目前,工具钢(含模具钢、刃具钢)、合金结构钢和碳素钢等都可采用真空热处理。从产品结构来看,航空工业中的机翼大梁、起落架、高强度螺栓等结构件,机械制造中的齿轮(渗碳)、轴类(渗碳),工模具的淬火等都可采用真空热处理工艺。

我国自20世纪70年代开始研制油、气淬火冷却的冷壁式真空热处理炉,并于1980年成系列地批量生产。目前,我国制造企业已能成系列地提供真空加热炉、油气淬火炉、低压渗碳炉、1MPa高压气淬炉、真空烧结炉和钎焊炉。真空淬火炉、高压气淬炉的最高温度可达1350℃,真空烧结炉的最高温度可达1800℃。近几年航空工业和模具工业对真空热处理炉、真空钎焊炉,特别是真空加热高压气淬炉有大量需求,推动了真空设备制造业的兴旺。低压渗碳和高压气淬技术的结合,为车辆齿轮的延寿、减畸(变)和降噪提供了新的途径,而体现此先进技术的半连续式生产线的开发为大批量生产的汽车齿轮的热处理技术改造提供了可能。在21世纪初,我国已有数家汽车、柴油机齿轮制造厂引进了此类设备和生产线。

模具对表面质量和畸变的高要求,使得真空高压气淬已几乎成为模具热处理不可替代的技术。目前在华南和华东沿海地区,稍具规模的民营热处理加工企业都拥有至少一台0.4MPa的真空加热高压气淬炉。在切削刀具行业,数控和加工中心的广泛应用,强烈要求刀具具有高的质量和好的耐用度。城市的环保也对热处理提出更严格的要求,真空加热高压气淬也因此成为替代盐浴加热淬火的首选工艺。

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