真空热处理与传统热处理比较

真空热处理即真空技术与热处理两个专业相结合的综合技术,是指热处理工艺的全部和部分是在真空状态下进行的。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。

图1

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)。

图2

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:

图3

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

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、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。

来源:常州精密钢管博客网