Karakteristike toplinske obrade u vakuumu

Karakteristike toplinske obrade u vakuumu

U visokom vakuumu ima sljedeće karakteristike:

01

Kemijska aktivnost atmosfere visokog vakuuma je izuzetno niska. Tijekom vakuumske toplinske obrade, reakcije koje se odvijaju na granici plinovite faze i krute faze, kao što su oksidacija, redukcija, dekarbonizacija i karburizacija, neće se provesti u mjeri u kojoj imaju utjecaj.;

02

Atmosfera visokog vakuuma vrlo brzo povećava volumen plina, što može uzrokovati otpuštanje otopljenog plina od metala ili legure ili razgradnju metalnog oksida. Upravo zbog karakteristika atmosfere visokog vakuuma, u atmosferi visokog vakuuma, parcijalni tlak kisika je vrlo nizak i učinak oksidacije je potisnut. Stoga, kako bi se postigla svrha neoksidacije, parcijalni tlak kisika mora biti niži od tlaka raspadanja oksida.

Svijetla toplinska obrada je metoda toplinske obrade koja može spriječiti reakciju oksidacije metalnih izradaka tijekom toplinske obrade i još uvijek dobiti svijetlu metalnu površinu. Svijetla toplinska obrada također se može provesti u zaštitnoj atmosferi i inertnim plinovima kao što su argon, helij i dušik, čime se također može postići svrha i zahtjevi sprječavanja oksidacije. Vakuumskom toplinskom obradom mogu se postići svi metalni materijali kako bi se održala izvorna površinska obrada, točnost dimenzija i zahtjevi za performanse. Za izratke koje je potrebno ponovno brusiti, margina obrade prije toplinske obrade može se znatno smanjiti, a proces čišćenja površine (kao što je dekapiranje, pjeskarenje, sačmarenje, itd.) je eliminiran. Stoga je toplinska obrada pod vakuumom najperspektivnija procesna metoda i najidealnija "atmosfera" toplinske obrade. Njegov udio u opremi za toplinsku obradu dosegnuo je više od 20 posto, posebno u zrakoplovstvu, zrakoplovstvu, elektroničkim komponentama, tekstilu, alatima i drugim područjima. Bio je široko korišten.

Učinak vakuuma na otplinjavanje (otplinjavanje) Učinak vakuuma na otplinjavanje je sljedeći. Otplinjavanje metala može poboljšati plastičnost i čvrstoću metala. Pod vakuumskim zagrijavanjem, određena količina plina (vodika, kisika, dušika, itd.) otopljenog u metalnom izratku će se preliti i otpliniti s metalne površine, što je pogodno za poboljšanje plastičnosti i čvrstoće izratka. Što je viša temperatura, to je intenzivnije molekularno kretanje, što više pogoduje promicanju difuzije plina otopljenog u metalu na površinu, tako da se stupanj vakuuma povećava, a što je niži tlak zraka, pogoduje do prelijevanja plina raspršenog na površini metala.

U procesu taljenja metalnih materijala, tekući metali apsorbiraju H2, O2, N2, CO i druge plinove. Uzimajući u obzir da se topljivost metala u gore navedenim plinovima povećava s porastom temperature, kada se tekući metal hladi u čelične ingote, topljivost plina u metalu se smanjuje, ali zbog prebrze brzine hlađenja, plin se ne može u potpunosti preliti (otpustiti), već ostaje unutar čvrstog metala, stvarajući metalurške nedostatke kao što su pore i bijele mrlje (formirane H2) ili se čvrsto otapa u metalu u atomskom i ionskom stanju.

Osim toga, u procesu termičke obrade metalnog kovanja, toplinske obrade, luženja, lemljenja itd., plin će se neizbježno ponovno apsorbirati. U to vrijeme utječe na otpor, provođenje topline, magnetiziranje, tvrdoću, granicu tečenja, granicu čvrstoće, istezanje, skupljanje poprečnog presjeka, udarnu žilavost, žilavost loma i druga mehanička i fizikalna svojstva metala, stoga kontrolirajte sadržaj plina u sirovine u metalurškom procesu, ali također pokušati eliminirati plin apsorbiran u procesu toplinske obrade itd., ili poboljšanjem toka procesa kako bi se spriječila apsorpcija plina.

Brzina difuzije molekula plina u čvrstoj fazi često određuje brzinu otplinjavanja. Razlog zašto se vakuumskim otplinjavanjem može ukloniti plin unutar metala je taj što se plin u metalu može ukloniti pod uvjetima negativnog tlaka, tako da stanje vakuuma u peći utječe na brzinu i učinak vakuumskog otplinjavanja. Još jedan faktor koji određuje otplinjavanje učinak je temperatura u peći. Što je viša temperatura, to je bolji učinak otplinjavanja. Treći faktor je vrijeme. Što je duže vrijeme otplinjavanja, bolji je učinak otplinjavanja. Uzimajući u obzir utjecaj čimbenika kao što su zadebljanje zrna i fazni prijelaz metala, temperatura ne može porasti previsoko. Za metalne materijale s faznim prijelazom kao što je čelik, vakuumsko otplinjavanje na temperaturi blizu točke faznog prijelaza ima najbolji učinak. Razlog je taj što metalni materijal smanjuje topljivost plina tijekom faznog prijelaza ili je pogodan za migraciju atoma plina zbog promjena rešetke tijekom faznog prijelaza.

U usporedbi s konvencionalnom toplinskom obradom, mehanička svojstva (osobito plastičnost i žilavost) obradaka od metalnih materijala nakon vakuumske toplinske obrade značajno su se povećala. Razlog je taj što vakuumska toplinska obrada ima dobar učinak otplinjavanja. Površinsko pročišćavanje i odmašćivanje koriste se za zagrijavanje obratka u stanju vakuuma. Oksidni film, blaga hrđa, nitridi, hidridi itd. na površini se smanjuju, razgrađuju ili isparavaju i nestaju, tako da metal dobiva glatku površinu. Ovo je značajka vakuumske toplinske obrade.

Reakcija oksidacije metala je reverzibilna reakcija. Kad se metal zagrijava, hoće li doći do reakcije oksidacije ili reakcije razgradnje oksida ovisi o odnosu između parcijalnog tlaka kisika u atmosferi koja zagrijava i tlaka razgradnje oksida.

Tlak raspadanja kisika je parcijalni tlak kisika koji nastaje nakon što se razgradnjom oksida postigne ravnoteža. Ako je tlak raspadanja kisika veći od parcijalnog tlaka kisika, oksid se raspada i proizvedeni kisik se oslobađa. Ostaje čista površina metala, čime se postiže efekt pročišćavanja metalne površine. U vakuumu ima vrlo malo zaostalog kisika, a parcijalni tlak kisika je vrlo nizak. Što je viši stupanj vakuuma, niži je parcijalni tlak kisika, koji je niži od tlaka razgradnje oksida. Reakcija se odvija udesno, pa vakuum osigurava uvjete razgradnje metalnog oksida pri zagrijavanju.

Osim toga, pod pretpostavkom da je parcijalni tlak kisika u peći vrlo nizak, metalni oksidi mogu se razgraditi u subokside, koji se lako sublimiraju i ispare u vakuumskom zagrijavanju. Tvari koje se lijepe na površinu obratka uglavnom su uljne mrlje itd., koji su spojevi ugljika, vodika i kisika. Tlak pare je visok. Lako su hlapljivi ili se raspadaju tijekom procesa vakuumskog zagrijavanja te ih vakuumska pumpa ispumpava kako bi pročistila površinu obratka. Posljedica.

Treba napomenuti da kada se oksid na metalnoj površini zagrijava u vakuumu, on također može reagirati difuzijom iz unutrašnjosti metalnog materijala na H2 i C, smanjujući oksid na metalnoj površini. U procesu razgradnje oksida, također je popraćeno uklanjanjem organskih tvari kao što su ulja i masti. To jest, bez posebnog čišćenja za uklanjanje organskih tvari na površini, površina izratka također može imati svijetlu površinu. Razlog je što su ova ulja i maziva alifatski i spojevi su ugljika, vodika i kisika. Tlak raspadanja je visok, tako da se lako razgrađuje na vodik, vodenu paru, ugljični dioksid i druge plinove kada se zagrijava u vakuumu, a zatim se ispumpava vakuumskom pumpom, neće imati nikakve reakcije s površinom dijelova na visokim temperaturama, a još uvijek se može dobiti čista površina koja ne oksidira i nije korozivna. Učinak pročišćavanja vakuuma pojačava površinsku aktivnost metala i pogoduje apsorpciji C, N, Cr, Si i drugih atoma ubrzava stope karburizacije, nitriranja i koinfiltracije dušika i ugljika, a sloj infiltracije je veći uniforma.

Isparavanje vakuuma Kada se obradak zagrijava u vakuumskoj peći, vlaga u peći i dušik, kisik i ugljični monoksid u zraku će ispariti i raspršiti se na niskim temperaturama. Iznad 800 stupnjeva, plinovi raspadanja vodika, dušika i oksida bit će otpušteni s površine obratka kako bi se dovršio učinak površinskog otplinjavanja, a isparavanje nastalo toplinskim raspadanjem i bijegom čini metalnu površinu svijetlom. Ovo je karakteristika toplinske obrade u vakuumu. Proces vakuumskog premazivanja koristi ovo načelo kako bi se premazano staklo 1990-ih godina stavilo u komercijalnu primjenu.

Još jedna značajka vakuumske toplinske obrade je isparavanje metalnih površinskih elemenata. To se odražava u toplinskoj obradi čelika za kalupe s visokim udjelom kroma ili nehrđajućeg čelika s visokim sadržajem kroma. Nakon toplinske obrade, dijelovi se lijepe jedan na drugi, ili između dijelova i košare materijala (alat). Površina je poput narančine kore i vrlo je hrapava. Istodobno je otpornost na koroziju značajno smanjena. Ovo je nedostatak vakuumske toplinske obrade - isparavanje metala. Što se tiče isparavanja metala, ravnotežni tlak (tlak pare) pare koja djeluje na površinu metala je različit. Ako je temperatura visoka, tlak pare je visok, a isparavanje čvrstog metala veliko; ako je temperatura niska, tlak pare je nizak. Ako je temperatura određena, tlak pare ima određenu vrijednost. Kada je vanjski tlak manji od tlaka pare na toj temperaturi, metal će ispariti (sublimirati). Što je manji vanjski tlak, odnosno što je viši stupanj vakuuma, to je lakše ispariti, a slično tome, veći je tlak pare metala, lakše isparava.

Može se vidjeti da je tlak pare različitih metala različit. U skladu s materijalom izratka, punu pozornost treba posvetiti problemu isparavanja, odnosno, u skladu s tlakom pare i temperaturom zagrijavanja legiranih elemenata obrađenog izratka tijekom toplinske obrade, treba razumno odabrati odgovarajući stupanj vakuuma kako bi se spriječilo isparavanje površinskih legirajućih elemenata.

Često korišteni elementi u čeliku kao što su Mn, Ni, Co i Cr, kao i elementi kao što su Zn, Pb i Cu, koji su glavne komponente obojenih metala, imaju visok tlak pare. Kada se zagrijava u vakuumu, lako je proizvesti vakuumsko isparavanje i uzrokovati da se radni komad (ili alat) zalijepi jedan za drugi. Zapravo, postoji određena podudarnost između tlaka pare i temperature zagrijavanja. Sve dok je stupanj vakuuma odabran na odgovarajući način, može se spriječiti isparavanje legiranih elemenata.

Osim toga, kod vakuumskog zagrijavanja mogu se razmotriti vrste metalnih materijala, a inertni plinovi visoke čistoće (to jest, obrnuto napuhavanje kao što su dušik visoke čistoće, argon visoke čistoće itd.) mogu se uvesti na određenu temperaturu za podešavanje stupnja vakuuma u peći, a grijanje s niskim vakuumom može se koristiti za sprječavanje isparavanja legirajućih elemenata na površini izratka. Ova je mjera učinkovitija za brzorezne alatne čelike, visokolegirane čelike i druge izratke.