真空热处理工艺
屠恒悦
目录
前言 1
一、
真空热处理工艺原理和
真空热处理和加热特点 1
1、工艺原理 1
2、真空热处理的加热特点: 3
二、真空
热处理工艺参数的确定 3
1、真空度: 3
2、加热和预热温度: 4
3、真空淬火加热时间 4
三、真空热处理的冷却方法 5
1、气淬 5
2、真空油淬 7
3、为减小工件变形采用的分级冷却。 9
4、真空水淬。 9
5、真空硝盐淬火。 9
6、炉冷或控速冷却。 9
四、真空退火、真空淬火、真空回火及常用金属材料的真空淬火、回火工艺规范 9
1、真空退火目的 9
2、真空淬火: 14
3、真空回火 19
四、常用金属材料的真空淬火、回火工艺规范。 20
(1)合金结构钢和超高强度钢 20
(2)弹簧钢 22
(3)轴承钢 22
(4)合金工具钢 22
(5)高速钢 23
(6)不锈耐热钢 24
前言
所谓真空热处理是工件在10-1~10-2Pa真空介质中进行加热到所需要的温度,然后在不同介质中以不同冷速进行冷却的热处理方法。
真空热处理被当代热处理界称为高效、节能和无污染的清洁热处理。真空热处理的零件具有无氧化,无脱碳、脱气、脱脂,表面质量好,变形小,综合力学性能高,可靠性好(重复性好,寿命稳定)等一系列优点。因此,真空热处理受到国内外广泛的重视和普遍的应用。并把真空热处理普及程度作为衡量一个国家热处理技术水平的重要标志。真空热处理技术是近四十年以来热处理工艺发展的热点,也是当今先进制造技术的重要领域。
一、真空热处理工艺原理和真空热处理和加热特点
1、工艺原理
(1)金属在真空状态下的相变特点。
在与大气压只差0.1MPa范围内的真空下,固态相变热力学、动力学不产生什么变化。在制订真空热处理工艺规程时,完全可以依据在常压下固态相变的原理。完全可以参考常压下各种类型组织转变的数据。
(2)真空脱气作用,提高金属材料的物理性能和力学性能。
(3)真空脱脂作用。
(4)金属的蒸发:在真空状态下加热,工件表面元素会发生蒸发现象。
表一 各种金属的蒸气压
金属
达到下列蒸气压的平衡温度(℃)
熔点(℃)
10-2Pa
10-1Pa
1Pa
10Pa
133Pa
Cu
1035
1141
1273
1422
1628
1038
Ag
848
936
1047
1184
1353
961
Be
1029
1130
1246
1395
1582
1284
Mg
301
331
343
515
605
651
Ca
463
528
605
700
817
851
Ba
406
546
629
730
858
717
Zn
248
292
323
405
-
419
Cd
180
220
264
321
-
321
Hg
-5.5
13
48
82
126
-38.9
Ae
808
889
996
1123
1179
660
Li
377
439
514
607
725
179
Na
195
238
291
356
437
98
K
123
161
207
265
338
64
In
746
840
952
1088
1260
157
C
2288
2471
2681
2926
3214
-
Si
1116
1223
1343
1485
1670
1410
Ti
1249
1384
1546
1742
-
1721
Zr
1660
1861
2001
2212
2549
1830
Sn
922
1042
1189
1373
1609
232
Pb
548
625
718
832
975
328
V
1586
1726
1888
2079
2207
1697
Nb
2355
2539
-
-
-
2415
Ta
2599
2820
-
-
-
2996
Bi
536
609
693
802
934
271
Cr
992
1090
1205
1342
1504
1890
Mo
2095
2290
2533
-
-
2625
Mn
791
873
980
1103
1251
1244
Fe
1195
1330
1447
1602
1783
1535
W
2767
3016
3309
-
-
3410
Ni
1257
1371
1510
1679
1884
1455
Pt
1744
1904
2090
2313
2582
1774
Au
1190
1316
1465
1646
1867
1063
(5)表面净化作用,实现少无氧化和少无脱碳加热。
图一 各种金属氧化物的分解压力
金属的氧化反应是可逆的:Mo≒2M+2O 2O→O2↑
取决于气氛中氧的分压和金属氧化物的分压的大小。
当氧分压大于金属氧化物的分压时,反应向左进行,金属表面产生氧化。反之,如氧化物的分解压大于氧的分压,反应向右进行,其结果是氧化物分解。
亚氧化物理论和真空炉中碳元素存在,使炉内氧的分压低于金属氧化物的分压,使金属不会氧化。
表二 真空度和相对杂质及相对露点关系
真空度
Pa
1.33×104
1.33×