Charakterystyka próżniowej obróbki cieplnej

Aug 24, 2022

W wysokiej próżni ma następujące cechy:

Aktywność chemiczna atmosfery o wysokiej próżni jest bardzo niska. Podczas próżniowej obróbki cieplnej reakcje zachodzące na styku fazy gazowej i stałej, takie jak utlenianie, redukcja, dekarbonizacja i nawęglanie, nie zostaną przeprowadzone w takim stopniu, w jakim mają wpływ.

Atmosfera o wysokiej próżni bardzo szybko zwiększa objętość gazu, co może spowodować uwolnienie rozpuszczonego gazu przez metal lub stop lub rozkład tlenku metalu. Właśnie ze względu na charakterystykę atmosfery wysokiej próżni ciśnienie cząstkowe tlenu jest bardzo niskie, a efekt utleniania jest stłumiony. Dlatego, aby osiągnąć cel nieutleniania, ciśnienie cząstkowe tlenu musi być niższe niż ciśnienie rozkładu tlenku.

Jasna obróbka cieplna to metoda obróbki cieplnej, która może zapobiegać reakcji utleniania metalowych przedmiotów podczas obróbki cieplnej i nadal uzyskiwać jasną metalową powierzchnię. Jasną obróbkę cieplną można również przeprowadzić w atmosferze ochronnej i gazach obojętnych, takich jak argon, hel i azot, które mogą również osiągnąć cel i wymagania zapobiegania utlenianiu. Obróbka cieplna próżniowa może osiągnąć wszystkie materiały metalowe, aby zachować oryginalne wykończenie powierzchni, dokładność wymiarowa i wymagania dotyczące wydajności. W przypadku przedmiotów, które wymagają ponownego szlifowania, margines obróbki przed obróbką cieplną można znacznie zmniejszyć, a proces czyszczenia powierzchni (taki jak trawienie, piaskowanie, śrutowanie itp.) jest wyeliminowany. Dlatego próżniowa obróbka cieplna jest najbardziej obiecującą metodą procesową i najbardziej idealną „atmosferą” obróbki cieplnej. Jego udział w sprzęcie do obróbki cieplnej osiągnął ponad 20 procent, zwłaszcza w lotnictwie, przemyśle lotniczym, komponentach elektronicznych, tekstyliach, narzędziach i innych dziedzinach. Jest szeroko stosowany.

Efekt odgazowania (odgazowania) próżni Efekt odgazowania próżni jest następujący. Odgazowanie metalu może poprawić plastyczność i wytrzymałość metalu. Podczas ogrzewania próżniowego pewna ilość gazu (wodoru, tlenu, azotu itp.) Rozpuszczonego w metalowym przedmiocie obrabianym przelewa się i odgazowuje z powierzchni metalu, co sprzyja poprawie plastyczności i wytrzymałości przedmiotu obrabianego. Im wyższa temperatura, tym bardziej intensywny ruch molekularny, co bardziej sprzyja dyfuzji gazu rozpuszczonego w metalu na powierzchnię, dzięki czemu zwiększa się stopień próżni, a im niższe ciśnienie powietrza, tym sprzyja do przelewania się gazu rozproszonego po powierzchni metalu.

W procesie wytapiania materiałów metalowych ciekłe metale pochłaniają H2, O2, N2, CO i inne gazy. Biorąc pod uwagę, że rozpuszczalność metalu w ww. gaz nie może zostać całkowicie przelany (uwolniony), ale pozostaje wewnątrz stałego metalu, generując defekty metalurgiczne, takie jak pory i białe plamy (utworzone przez H2) lub rozpuszczając się w metalu w stanie atomowym i jonowym.

Ponadto w procesie obróbki termicznej kucia metali, obróbce cieplnej, trawieniu, lutowaniu itp. gaz będzie nieuchronnie wchłaniany ponownie. W tym czasie wpływa to na opór, przewodnictwo cieplne, namagnesowanie, twardość, granicę plastyczności, granicę wytrzymałości, wydłużenie, skurcz przekroju, udarność, odporność na pękanie i inne mechaniczne i fizyczne właściwości metalu, więc kontroluj zawartość gazu w surowców w procesie metalurgicznym, ale także starają się wyeliminować gaz pochłaniany w procesie obróbki termicznej itp. lub poprawiając przebieg procesu, aby zapobiec absorpcji gazu.

Szybkość dyfuzji cząsteczek gazu w fazie stałej często determinuje szybkość odgazowania. Powodem, dla którego odgazowanie próżniowe może usunąć gaz z metalu, jest to, że gaz w metalu można usunąć w warunkach podciśnienia, więc stan próżni w piecu wpływa na szybkość i efekt odgazowania próżniowego. Kolejnym czynnikiem determinującym odgazowanie efektem jest temperatura w piecu. Im wyższa temperatura, tym lepszy efekt odgazowania. Trzecim czynnikiem jest czas. Im dłuższy czas odgazowania, tym lepszy efekt odgazowania. Biorąc pod uwagę wpływ czynników takich jak zagęszczenie ziarna i przemiana fazowa metalu, temperatura nie może wzrosnąć zbyt wysoko. W przypadku materiałów metalowych z przejściem fazowym, takich jak stal, najlepsze efekty daje odgazowanie próżniowe w temperaturze zbliżonej do punktu przemiany fazowej. Powodem jest to, że materiał metaliczny zmniejsza rozpuszczalność gazu podczas przejścia fazowego lub sprzyja migracji atomów gazu w wyniku zmian sieci krystalicznej podczas przejścia fazowego.

W porównaniu z konwencjonalną obróbką cieplną właściwości mechaniczne (zwłaszcza plastyczność i wytrzymałość) przedmiotów obrabianych z materiałów metalowych po próżniowej obróbce cieplnej znacznie wzrosły. Powodem jest to, że próżniowa obróbka cieplna ma dobry efekt odgazowania. Oczyszczanie powierzchni i odtłuszczanie służą do podgrzewania przedmiotu obrabianego w stanie próżni. Warstwa tlenków, lekka rdza, azotki, wodorki itp. na powierzchni są redukowane, rozkładane lub odparowywane i znikają, dzięki czemu metal uzyskuje gładką powierzchnię. Jest to cecha próżniowej obróbki cieplnej.

Reakcja utleniania metalu jest reakcją odwracalną. Gdy metal jest podgrzewany, to, czy zachodzi reakcja utleniania, czy reakcja rozkładu tlenku, zależy od związku między ciśnieniem cząstkowym tlenu w atmosferze grzewczej a ciśnieniem rozkładu tlenku.

Ciśnienie rozkładu tlenu to ciśnienie cząstkowe tlenu wytwarzanego po osiągnięciu równowagi rozkładu tlenków. Jeśli ciśnienie rozkładu tlenu jest większe niż ciśnienie cząstkowe tlenu, tlenek rozkłada się, a wytwarzany tlen jest uwalniany. Pozostaje czysta powierzchnia metalu, która osiąga efekt oczyszczenia powierzchni metalu. W próżni jest bardzo mało tlenu resztkowego, a ciśnienie cząstkowe tlenu jest bardzo niskie. Im wyższy stopień próżni, tym niższe ciśnienie cząstkowe tlenu, które jest niższe niż ciśnienie rozkładu tlenku. Reakcja przebiega w prawo, więc próżnia zapewnia warunki rozkładu tlenku metalu po podgrzaniu.

Ponadto, przy założeniu, że ciśnienie cząstkowe tlenu w piecu jest bardzo niskie, tlenki metali mogą rozkładać się na podtlenki, które łatwo sublimują i ulatniają się podczas ogrzewania próżniowego. Substancje przylegające do powierzchni obrabianego przedmiotu to głównie plamy oleju itp., które są związkami węgla, wodoru i tlenu. Ciśnienie pary jest wysokie. Są łatwo lotne lub rozkładają się podczas procesu ogrzewania próżniowego i są odpompowywane przez pompę próżniową w celu oczyszczenia powierzchni przedmiotu obrabianego. Efekt.

Należy zauważyć, że gdy tlenek na powierzchni metalu jest ogrzewany w próżni, może również reagować z dyfuzją z wnętrza materiału metalowego do H2 i C, redukując tlenek na powierzchni metalu. W procesie rozkładu tlenków, towarzyszy temu również usuwanie substancji organicznych, takich jak oleje i tłuszcze. Oznacza to, że bez specjalnego czyszczenia w celu usunięcia substancji organicznych z powierzchni powierzchnia przedmiotu obrabianego może mieć również jasną powierzchnię. Powodem jest to, że te oleje i smary są alifatyczne i są związkami węgla, wodoru i tlenu. Ciśnienie rozkładu jest wysokie, więc łatwo jest rozłożyć na wodór, parę wodną, dwutlenek węgla i inne gazy po podgrzaniu w próżni, a następnie odpompowaniu przez pompę próżniową, nie będzie miało żadnej reakcji z powierzchnią części w wysokich temperaturach, a nadal można uzyskać nieutleniającą i niekorozyjną czystą powierzchnię. Oczyszczający efekt próżni zwiększa aktywność powierzchni metalu i sprzyja Absorpcja C, N, Cr, Si i innych atomów przyspiesza tempo nawęglania, azotowania i współinfiltracji azotowo-węglowej, a warstwa infiltracyjna jest bardziej mundur.

Odparowanie próżni Gdy obrabiany przedmiot jest podgrzewany w piecu próżniowym, wilgoć w piecu oraz azot, tlen i tlenek węgla w powietrzu zostaną odparowane i rozproszone w niskich temperaturach. Powyżej 800 stopni wodór, azot i gazy rozkładu tlenków zostaną uwolnione z powierzchni przedmiotu obrabianego, aby zakończyć efekt odgazowania powierzchni, a parowanie powstałe w wyniku rozkładu termicznego i ucieczki sprawi, że powierzchnia metalu będzie jasna. Jest to charakterystyczne dla próżniowej obróbki cieplnej. Proces powlekania próżniowego wykorzystuje tę zasadę, aby powlekane szkło zostało wprowadzone do zastosowań komercyjnych w latach 90.

Inną cechą próżniowej obróbki cieplnej jest odparowanie metalowych elementów powierzchniowych. Znajduje to odzwierciedlenie w obróbce cieplnej wysokochromowej stali matrycowej do pracy na zimno lub chromowanej stali nierdzewnej. Po obróbce cieplnej części są łączone ze sobą lub między częściami a koszem materiałowym (oprzyrządowanie). Powierzchnia przypomina skórkę pomarańczy i jest bardzo szorstka. Jednocześnie znacznie zmniejsza się odporność na korozję. Jest to wada próżniowej obróbki cieplnej - odparowania metalu. Jeśli chodzi o parowanie metalu, ciśnienie równowagowe (prężność pary) pary działającej na powierzchnię metalu jest inne. Jeśli temperatura jest wysoka, ciśnienie pary jest wysokie, a parowanie stałego metalu jest duże; jeśli temperatura jest niska, ciśnienie pary jest niskie. Jeśli temperatura jest pewna, prężność pary ma określoną wartość. Kiedy ciśnienie zewnętrzne jest mniejsze niż prężność pary w tej temperaturze, metal odparuje (sublimuje). Im mniejsze ciśnienie zewnętrzne, to znaczy im wyższy stopień próżni, tym łatwiej odparowuje i podobnie, tym wyższa prężność pary metalu, tym łatwiej jest odparować.

Można zauważyć, że prężność par różnych metali jest różna. W zależności od materiału przedmiotu obrabianego należy zwrócić pełną uwagę na problem parowania, to znaczy, zgodnie z prężnością pary i temperaturą ogrzewania pierwiastków stopowych obrabianego przedmiotu podczas obróbki cieplnej, należy rozsądnie wybrać odpowiedni stopień próżni aby zapobiec parowaniu powierzchniowych pierwiastków stopowych.

Powszechnie stosowane pierwiastki w stali, takie jak Mn, Ni, Co i Cr, a także pierwiastki takie jak Zn, Pb i Cu, które są głównymi składnikami metali nieżelaznych, mają wysoką prężność par. Podczas ogrzewania w próżni łatwo jest wytworzyć odparowanie próżniowe i spowodować sklejenie przedmiotu obrabianego (lub narzędzia) ze sobą. W rzeczywistości istnieje pewna zgodność między prężnością pary a temperaturą ogrzewania. Odpowiednio dobrany stopień próżni pozwala zapobiegać parowaniu pierwiastków stopowych.

Ponadto podczas ogrzewania próżniowego można wziąć pod uwagę rodzaje materiałów metalowych, a gazy obojętne o wysokiej czystości (to znaczy odwrócona inflacja, taka jak azot o wysokiej czystości, argon o wysokiej czystości itp.) można wprowadzić w określonej temperaturze do regulacji stopnia próżni w piecu, a ogrzewanie w niskiej próżni może być stosowane, aby zapobiec parowaniu pierwiastków stopowych na powierzchni przedmiotu obrabianego. Ten środek jest bardziej skuteczny w przypadku szybkotnących stali narzędziowych, stali wysokostopowych i innych przedmiotów obrabianych.