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真空热处理设备始于20世纪20年代,然而,它的真正发展仍然来自它20自20世纪60年代和70年代以来,主要是由于当时的市场需求和石墨技术的研发。
真空热处理的工作环境实际上是
指低于标准大气压(1).013×105Pa),
包括低真空(105)~102Pa)、
中真空(102~10-1Pa)、
高真空(10-1~10-5Pa)、
超高真空(<10-5Pa)。
真空热处理也是相对可控的气氛热处理,然而,其工作环境中的空气非常薄。工件在真空加热可避免常规普通热处理的氧化和脱碳,避免氢脆性,变形相对较小,提高材料部件的综合力学性能。真空热处理后零件的使用寿命通常是普通热处理几十倍甚至几百倍的寿命。
制定真空热处理工艺的主要内容是:确定加热 制度(温度、时间及方式)决定真空度和气压调节, 选择冷却方法和介质。
1、加热温度
真空加热有两个特点。一是在极薄的气氛中加热,避免氧化、脱碳、侵蚀等。在空气中加热;另一个特点是真空状态下的传热是单其传热能力E与绝对温度T四次方成正比, 即E=C(T/100)4。
因此,在真空状态下,特别是在低温阶段,加热缓慢,使工件表面与心脏之间的温差降低热应力小,工件变形小。加热温度的选择对工件的质量至关重要。在制定工艺时,根据工件的技术要求、服务条件和性能要求,找出最佳加热温度,尽量选择下限温度,不影响性能,考虑减少变形。
2、保温时间
保温时间的长短取决于工件的尺寸、形状和装载量。传统加热保温时介绍的一般数据 T按下式确定:
T1=30 (1.5-2)D
T2=30 (1.0-1.5)D
T3=20 (0.25-0.5)D
式中:D工件的有效厚度(mm);
T1为第一次预热时间(min);
T二是第二次预热时间(min);
T三是最终保温时间(min)。
实际上,一个炉子通常同时安装几个不同形状和尺寸的工件,这需要综合考虑。我们根据工件的大小、形状、放置方法和装载量确定保温时间。同时,我们还认为真空加热主要依靠高温辐射和低温加热(600℃以下)工件温升非常缓慢。此时,当工件没有特殊变形要求时,应尽量缩短第一次预热和第二次预热的时间,并提高预热温度,因为无论低温保温时间有多长,工件心脏在加热后仍需要一段时间才能达到表面温度。
根据真空加热原理提高预热温度,可降低 工件内外温差,缩短预热时间,适当延长最终保温时间,使钢中的碳化物完全溶解。这不仅保证了质量,而且提高了工作效率。绝缘时间的长度也与以下因素有关:
①装炉量:如果工件尺寸相同,时装炉量大,则应延长透热时间;相反,应缩短。
②工件摆放形式:由于真空炉是辐射加热,一般来说,如果工件形状相同,应尽量使工件摆放整齐,避免阻挡热辐射,并留出一定的摆放空间(<D),为了保证工件能受到最大的热辐射;对于不同的工件,除了按最大工件计算保温时间外,还应增加透热时间。放置间隙时<D时,所得的经验公式为:
T1=T2=T3=0.4G D
式中G为装炉量(kg)
其它符号具有相同的含义。
另外
小工件(有效厚度)D≤20mm)
或者工件之间的间隙≥D
保温时间可以减少:
T1=T2=0.1G D
T3=0.3G D
对于大(有效厚度)D≥100mm)
最后的保温时间可以减少
T1=T2=T3=0.4G 0.6D
③加热温度:加热温度高,保温时间可缩短。
3、冷却时间
①预冷:对于高温淬火的中小部件,还注意热室进入冷室后,淬火前是否预冷会影响淬火变形。规则是:热室进入冷室后,直接进行油冷或气冷,导致尺寸变化;如果适当预冷,热处理前尺寸保持不变;但如果预冷时间过长,工件尺寸会膨胀。一般规则是有效厚度为20~60mm工件的预冷时间为0.5~3min 。
据分析,这是因为不预冷直接淬火, 零件中的内应力主要是热应力,因此体积收缩。长期预冷后淬火时,零件中的内应力主要是相变应力,导致体积膨胀。只有在适当的预冷时间后,热应力和相变应力才能平衡,实现工件尺寸不变。
②气冷:我们使用的真空炉可以进入2bar将以下氮气加压至1000℃下面出炉。计算气冷时间经验公式如下:
T4=0.2G 0.3D
式中:T4为气冷时间(min)。
③油冷:淬火油温度一般控制在60~80℃,工模的出油温度通常控制在100~200℃。计算油冷时间经验公式如下:
T5=0.02G 0.1D
式中:T5.油中冷却时间(min)。
此时,工件出炉温度一般为150℃左右。
4、结论
①考虑到装炉量和放置间隙<D时,戳下面
▼热处理工艺:
模具
| 齿轮
| 球化退火
| 金相
工业炉 | 国外热处理厂
| 拉伸试验
|
火花鉴别热处理问答
| 钢的淬透性 | 四把火 | 回火脆性
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保温时间按T1=T2=T3=0.4G D 确定; ②小工件(有效厚度)D≤20mm,且摆放空隙≥D)时,
保温时间按T1=T2=0.1G D T3=0.3G D 确定; ③大工件(有效厚度)D≥100mm)时, 保温时间按T1=T2=T3=0.4G 0.6D确定;
④空冷时间按T4=0.2G 0.3D确定; ⑤油冷时间按T5=0.02G 0.1D确定。 每天学点热处理
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