Vlastnosti vákuového tepelného spracovania

Aug 24, 2022

Vo vysokom vákuu má nasledujúce vlastnosti:

Chemická aktivita atmosféry s vysokým vákuom je extrémne nízka. Počas vákuového tepelného spracovania sa reakcie, ktoré sa vyskytujú na rozhraní plynnej fázy a tuhej fázy, ako je oxidácia, redukcia, dekarbonizácia a nauhličovanie, neuskutočnia do takej miery, aby mali vplyv.;

Atmosféra vysokého vákua veľmi rýchlo zvyšuje objem plynu, čo môže spôsobiť, že kov alebo zliatina uvoľní rozpustený plyn alebo rozloží oxid kovu. Je to práve kvôli vlastnostiam atmosféry vysokého vákua, že v atmosfére vysokého vákua je parciálny tlak kyslíka veľmi nízky a oxidačný efekt je potlačený. Preto, aby sa dosiahol účel neoxidácie, parciálny tlak kyslíka musí byť nižší ako rozkladný tlak oxidu.

Svetlé tepelné spracovanie je metóda tepelného spracovania, ktorá môže zabrániť oxidačnej reakcii kovových obrobkov počas tepelného spracovania a stále získať lesklý kovový povrch. Svetlé tepelné spracovanie je možné vykonávať aj v ochrannej atmosfére a inertných plynoch ako je argón, hélium a dusík, čím sa dá dosiahnuť aj účel a požiadavky na zabránenie oxidácii. Vákuovým tepelným spracovaním je možné dosiahnuť u všetkých kovových materiálov zachovanie pôvodnej povrchovej úpravy, rozmerová presnosť a požiadavky na výkon. Pri obrobkoch, ktoré je potrebné znovu brúsiť, sa môže výrazne znížiť spracovateľská rezerva pred tepelným spracovaním a odpadá proces čistenia povrchu (ako je morenie, pieskovanie, tryskanie atď.). Preto je vákuové tepelné spracovanie najsľubnejšou procesnou metódou a najideálnejšou „atmosférou“ tepelného spracovania. Jeho podiel v zariadeniach na tepelné spracovanie dosiahol viac ako 20 percent, najmä v letectve, kozmonautike, elektronických súčiastkach, textile, nástrojárstve a iných oblastiach. Bol široko používaný.

Odplyňovací (odplyňovací) účinok vákua Odplyňovací účinok vákua je nasledovný. Odplynenie kovu môže zlepšiť plasticitu a pevnosť kovu. Pri vákuovom zahrievaní určité množstvo plynu (vodík, kyslík, dusík atď.) rozpustené v kovovom obrobku pretečie a odplyní sa z kovového povrchu, čo prispieva k zlepšeniu plasticity a pevnosti obrobku. Čím vyššia je teplota, tým intenzívnejší je pohyb molekúl, čo viac prispieva k podpore difúzie plynu rozpusteného v kove na povrch, takže stupeň vákua sa zvyšuje a čím nižší je tlak vzduchu, je to priaznivé. k pretečeniu plynu difundovaného na povrchu kovu.

V procese tavenia kovových materiálov tekuté kovy absorbujú H2, O2, N2, CO a iné plyny. Berúc do úvahy, že rozpustnosť kovu vo vyššie uvedených plynoch sa zvyšuje so zvyšovaním teploty, keď sa tekutý kov ochladzuje do oceľových ingotov, rozpustnosť plynu v kove klesá, ale v dôsledku rýchlosti chladenia je príliš rýchla, plyn nemôže úplne pretiecť (uvoľniť), ale zostáva vo vnútri pevného kovu, pričom vytvára metalurgické defekty, ako sú póry a biele škvrny (tvorené H2) alebo sa v kove pevne rozpúšťa v atómovom a iónovom stave.

Okrem toho v procese tepelného spracovania pri kovaní kovov, tepelnom spracovaní, morení, spájkovaní atď. sa plyn nevyhnutne znovu absorbuje. V tomto čase je ovplyvnená odolnosť, vedenie tepla, magnetizácia, tvrdosť, medza klzu, medza pevnosti, predĺženie, zmršťovanie prierezu, rázová húževnatosť, lomová húževnatosť a ďalšie mechanické a fyzikálne vlastnosti kovu, preto kontrolujte obsah plynu v suroviny v metalurgickom procese, ale tiež sa snažia eliminovať plyn absorbovaný v procese tepelného spracovania atď., alebo zlepšením toku procesu, aby sa zabránilo absorpcii plynu.

Rýchlosť difúzie molekúl plynu v pevnej fáze často určuje rýchlosť odplyňovania. Dôvodom, prečo vákuové odplynenie môže odstrániť plyn vo vnútri kovu je, že plyn v kove môže byť odstránený za podmienok podtlaku, takže stav vákua v peci ovplyvňuje rýchlosť a účinok vákuového odplyňovania. Ďalší faktor, ktorý určuje odplynenie účinok je teplota v peci. Čím vyššia je teplota, tým lepší je odplyňovací účinok. Tretím faktorom je čas. Čím dlhší je čas odplynenia, tým lepší je odplyňovací účinok. Ak vezmeme do úvahy vplyv faktorov, ako je zahusťovanie zŕn a prechod kovovej fázy, teplota nemôže stúpať príliš vysoko. Pre kovové materiály s fázovým prechodom, ako je oceľ, má najlepší účinok vákuové odplynenie pri teplote blízkej bodu fázového prechodu. Dôvodom je, že kovový materiál znižuje rozpustnosť plynu počas fázového prechodu alebo prispieva k migrácii atómov plynu v dôsledku zmien mriežky počas fázového prechodu.

V porovnaní s konvenčným tepelným spracovaním sa mechanické vlastnosti (najmä plasticita a húževnatosť) obrobkov z kovového materiálu po vákuovom tepelnom spracovaní výrazne zvýšili. Dôvodom je, že vákuové tepelné spracovanie má dobrý odplyňovací účinok. Na ohrev obrobku vo vákuovom stave sa používa povrchové čistenie a odmasťovanie. Oxidový film, mierna hrdza, nitridy, hydridy atď. na povrchu sa redukujú, rozkladajú alebo odparujú a miznú, takže kov získava hladký povrch. Toto je vlastnosť vákuového tepelného spracovania.

Oxidačná reakcia kovu je reverzibilná reakcia. Keď sa kov zahrieva, to, či vytvára oxidačnú reakciu alebo reakciu rozkladu oxidu, závisí od vzťahu medzi parciálnym tlakom kyslíka v ohrievacej atmosfére a rozkladným tlakom oxidu.

Tlak rozkladu kyslíka je parciálny tlak kyslíka, ktorý vzniká po dosiahnutí rovnováhy rozkladu oxidov. Ak je rozkladný tlak kyslíka väčší ako parciálny tlak kyslíka, oxid sa rozkladá a vznikajúci kyslík sa uvoľňuje. Zostáva čistý povrch kovu, čím sa dosiahne efekt čistenia kovového povrchu. Vo vákuu je veľmi málo zvyškového kyslíka a parciálny tlak kyslíka je veľmi nízky. Čím vyšší je stupeň vákua, tým nižší je parciálny tlak kyslíka, ktorý je nižší ako rozkladný tlak oxidu. Reakcia prebieha doprava, takže vákuum poskytuje podmienky rozkladu oxidu kovu pri zahrievaní.

Okrem toho, za predpokladu, že parciálny tlak kyslíka v peci je veľmi nízky, môžu byť oxidy kovov rozložené na suboxidy, ktoré ľahko sublimujú a prchajú pri vákuovom ohreve. Látky, ktoré priľnú na povrch obrobku, sú najmä olejové škvrny atď., čo sú zlúčeniny uhlíka, vodíka a kyslíka. Tlak pary je vysoký. Sú ľahko prchavé alebo sa rozkladajú počas procesu vákuového ohrevu a sú odčerpávané vákuovým čerpadlom, aby sa prečistil povrch obrobku. Effect.

Je potrebné poznamenať, že keď sa oxid na kovovom povrchu zahrieva vo vákuu, môže tiež reagovať s difúziou zvnútra kovového materiálu na H2 a C, čím sa zníži oxid na povrchu kovu. V procese rozkladu oxidov je sprevádzané aj odstraňovaním organických látok, ako sú oleje a tuky. To znamená, že bez špeciálneho čistenia na odstránenie organických látok z povrchu môže mať povrch obrobku aj svetlý povrch. Dôvodom je, že tieto oleje a mazivá sú alifatické a sú zlúčeninami uhlíka, vodíka a kyslíka. Rozkladný tlak je vysoký, takže sa ľahko rozloží na vodík, vodnú paru, oxid uhličitý a iné plyny, keď sa zahrieva vo vákuu a potom sa odčerpá vákuovou pumpou, nebude mať žiadnu reakciu s povrchom dielov. pri vysokých teplotách a stále je možné získať neoxidujúci a nekorodujúci čistý povrch. Čistiaci účinok vákua zvyšuje aktivitu povrchu kovu a prispieva k absorpcii C, N, Cr, Si a ďalších atómov urýchľuje rýchlosť nauhličovania, nitridácie a koinfiltrácie dusík-uhlík a infiltračná vrstva je väčšia. uniforma.

Odparovanie vákua Keď sa obrobok zahrieva vo vákuovej peci, vlhkosť v peci a dusík, kyslík a oxid uhoľnatý vo vzduchu sa odparia a rozptýlia pri nízkych teplotách. Pri teplote vyššej ako 800 stupňov sa z povrchu obrobku uvoľňujú plyny z rozkladu vodíka, dusíka a oxidov, aby sa dokončil efekt odplynenia povrchu a odparovanie vytvorené tepelným rozkladom a únikom robí povrch kovu jasným. Toto je charakteristika vákuového tepelného spracovania. Proces vákuového poťahovania využíva tento princíp na to, aby sa potiahnuté sklo dostalo do komerčných aplikácií v deväťdesiatych rokoch minulého storočia.

Ďalšou vlastnosťou vákuového tepelného spracovania je odparovanie kovových povrchových prvkov. To sa odráža v tepelnom spracovaní vysoko chrómovej ocele lisovanej za studena alebo chrómovej nehrdzavejúcej ocele. Po tepelnom spracovaní sa diely spoja navzájom, prípadne medzi dielmi a materiálovým košom (nástrojom). Povrch je podobný pomarančovej kôre a veľmi drsný. Zároveň sa výrazne zníži odolnosť proti korózii. To je nevýhoda vákuového tepelného spracovania - odparovanie kovu. Čo sa týka vyparovania kovu, rovnovážny tlak (tlak pár) pary pôsobiaci na povrch kovu je rozdielny. Ak je teplota vysoká, tlak pár je vysoký a odparovanie pevného kovu je veľké; ak je teplota nízka, para Tlak je nízky. Ak je teplota istá, tlak pary má určitú hodnotu. Keď je vonkajší tlak nižší ako tlak pár pri tejto teplote, kov sa vyparí (sublimuje). Čím menší je vonkajší tlak, to znamená, čím vyšší je stupeň vákua, tým ľahšie sa odparuje a podobne, tým vyšší je tlak pár kovu, tým ľahšie sa odparuje.

Je vidieť, že tlak pár rôznych kovov je rôzny. Podľa materiálu obrobku by sa mala venovať plná pozornosť problémom s odparovaním, to znamená, že podľa tlaku pár a teploty zahrievania legujúcich prvkov upravovaného obrobku počas tepelného spracovania by sa mal primerane zvoliť vhodný stupeň vákua. aby sa zabránilo odparovaniu povrchových legujúcich prvkov.

Bežne používané prvky v oceli ako Mn, Ni, Co a Cr, ako aj prvky ako Zn, Pb a Cu, ktoré sú hlavnými zložkami neželezných kovov, majú vysoký tlak pár. Pri zahrievaní vo vákuu je ľahké vytvoriť vákuové odparovanie a spôsobiť, že sa obrobok (alebo nástroj) k sebe prilepí. V skutočnosti existuje určitá zhoda medzi tlakom pár a teplotou zahrievania. Pokiaľ je vhodne zvolený stupeň vákua, je možné zabrániť vyparovaniu legujúcich prvkov.

Okrem toho pri vákuovom ohreve je možné brať do úvahy typy kovových materiálov a pri určitej teplote sa môžu zavádzať vysoko čisté inertné plyny (t. j. spätné nafúknutie, ako je vysoko čistý dusík, vysoko čistý argón atď.). na nastavenie stupňa vákua v peci a na zabránenie vyparovaniu legujúcich prvkov na povrchu obrobku je možné použiť nízkovákuové zahrievanie. Toto opatrenie je účinnejšie pre rýchlorezné nástrojové ocele, vysokolegované ocele a iné obrobky.