真空熱處理與傳統熱處理比較

2021-02-08 粉末冶金及硬質合金展


真空熱處理即真空技術與熱處理兩個專業相結合的綜合技術，是指熱處理工藝的全部和部分是在真空狀態下進行的。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、氮化，在淬火工藝中可實現氣淬、油淬、硝鹽淬火、水淬等，它與普通熱處理相比較具有以下優點。


01

不氧化、不脫碳、不增碳對工件內部和表面有良好的保護作用


氧化使金屬表面失去金屬光澤，表面粗糙度增加，精度下降，並且鋼表面氧化皮往往是造成淬火軟點和淬火開裂的根源，氧化使鋼件強度降低，其他力學性能下降。而脫碳（見圖1鋼鐵典型脫碳圖）是指鋼在加熱時表面碳含量降低的現象。



圖1 鋼鐵典型脫碳圖


一般情況下，鋼的氧化脫碳同時進行，脫碳層由於被氧化，碳含量降低會明顯降低鋼的淬火硬度、耐磨性、及疲勞性能，高速鋼脫碳會降低紅硬性（如圖2）。



圖2 W6Mo5Cr4V2 電爐淬火圖 有脫碳現象發生，深度達0.23㎜


而真空熱處理由於金屬是在一定的真空度下加熱，工件避免了與氧氣接觸，工件沒有氧化，無脫碳，可以得到光亮的表面及較好的熱處理質量，同時在真空狀態下，也不會發生還原反應，也就不會發生增碳現象，如圖3所示。



圖3 W6Mo5Cr4V2 真空淬火圖 碳化物分布均勻，晶粒度可評為10.5級


從下面工件表面添加保護劑後與真空淬火時的金相圖比較，可較明顯看到真空熱處理的優勢所在。如圖4、圖5所示：



　圖4 40Cr滲碳後淬火、回火處理，馬氏體3級，殘餘奧氏體2級，少量顆粒狀碳化物1級表層及次表層馬氏體組織粗細有別


圖5 40Cr真空淬火 組織為中碳馬氏體以及少量黑色條狀回火馬氏體。加熱均勻，表面無氧化脫碳



真空對液態金屬有明顯的除氣效果，對固態金屬中溶解的氣體也有很好的排除作用。金屬中最有害的氣體是氫。採用真空加熱時，可使金屬和合金中的氫迅速降至最低程度，消除氫脆，從而提高材料的塑性、韌性和疲勞強度，提高了工件的整體機械性能。金屬和合金在真空中加熱時，如果真空度低於相應氧化物的分解壓力，這種氧化物就會發生分解，形成的游離氧立即被排出真空室，使金屬表面質量，進一步改善，甚至使表面達到活化狀態，起到淨化作用。





一般來說，被處理的工件在爐內靠熱輻射加熱，內外溫差較小，熱應力小，因而決定了真空熱處理工藝處理的零件變形小，同時在真空下加熱和在真空下淬火，自動完成，避免了熱態下工件在空氣中的搬運（鹽浴處理及氣氛保護處理雖在絕氧的環境裡加熱，但仍在空氣或含有氧分子的淬火介質中完成淬火），減少了人為加工變形。如Cr12MoV材質的滾絲輪，分別真空熱處理和鹽浴處理，真空熱處理比鹽浴處理變形量小70%，產品合格率高。



真空熱處理能在可控氣氛下加熱和真空淬火，從而減少了工件含金元素揮發性,保證了工件的熱處理質量。





真空熱處理爐熱效率高,可實現快速升溫和降溫；穩定性和重複性好。工作環境好，操作安全，沒有汙染和公害。



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