Vakuuminio terminio apdorojimo charakteristikos

Aug 24, 2022

Esant dideliam vakuumui, jis turi šias charakteristikas:

Didelio vakuumo atmosferos cheminis aktyvumas yra labai mažas. Vakuuminio terminio apdorojimo metu reakcijos, vykstančios dujinės ir kietosios fazės sąsajoje, tokios kaip oksidacija, redukcija, dekarbonizacija ir karburizacija, nebus vykdomos tiek, kiek jos turi įtakos.;

Didelio vakuumo atmosfera labai greitai padidina dujų tūrį, todėl metalas ar lydinys gali išskirti ištirpusias dujas arba suskaidyti metalo oksidą. Būtent dėl didelio vakuumo atmosferos ypatumų didelio vakuumo atmosferoje dalinis deguonies slėgis yra labai mažas ir oksidacijos efektas slopinamas. Todėl, norint pasiekti neoksidacijos tikslą, dalinis deguonies slėgis turi būti mažesnis už oksido skilimo slėgį.

Šviesus terminis apdorojimas yra terminio apdorojimo metodas, kuris gali užkirsti kelią metalo ruošinių oksidacijos reakcijai terminio apdorojimo metu ir vis tiek gauti ryškų metalinį paviršių. Ryškus terminis apdorojimas taip pat gali būti atliekamas apsauginėje atmosferoje ir inertinėmis dujomis, tokiomis kaip argonas, helis ir azotas, o tai taip pat gali pasiekti tikslą ir reikalavimus užkirsti kelią oksidacijai. Vakuuminis terminis apdorojimas gali pasiekti visas metalines medžiagas, kad būtų išlaikyta pradinė paviršiaus apdaila, matmenų tikslumo ir našumo reikalavimai. Ruošinių, kuriuos reikia dar kartą šlifuoti, apdirbimo marža prieš terminį apdorojimą gali būti labai sumažinta, o paviršiaus valymo procesas (pvz., ėsdinimas, smėliavimas, šlifavimas ir kt.) gali būti pašalintas. Todėl vakuuminis terminis apdorojimas yra perspektyviausias proceso būdas ir idealiausia terminio apdorojimo „atmosfera“. Jos dalis terminio apdorojimo įrenginiuose pasiekė daugiau nei 20 procentų, ypač aviacijos, kosmoso, elektroninių komponentų, tekstilės, įrankių ir kitose srityse. Jis buvo plačiai naudojamas.

Dujų šalinimo (degazavimo) vakuumo efektas Vakuuminio degazavimo efektas yra toks.Metalų degazavimas gali pagerinti metalo plastiškumą ir stiprumą. Kaitinant vakuume, tam tikras metaliniame ruošinyje ištirpusių dujų (vandenilio, deguonies, azoto ir kt.) kiekis perpildys ir išdujos nuo metalinio paviršiaus, o tai pagerina ruošinio plastiškumą ir stiprumą. Kuo aukštesnė temperatūra, tuo intensyvesnis molekulinis judėjimas, kuris labiau skatina metale ištirpusių dujų difuziją į paviršių, kad padidėtų vakuumo laipsnis, o kuo mažesnis oro slėgis, jis yra palankus. į metalo paviršiuje pasklidusių dujų perpildymą.

Metalo medžiagų lydymosi procese skystieji metalai sugeria H2, O2, N2, CO ir kitas dujas. Atsižvelgiant į tai, kad kylant temperatūrai metalo tirpumas minėtose dujose didėja, skystą metalą atšaldžius į plieno luitus, mažėja dujų tirpumas metale, tačiau dėl aušinimo greičio per didelis, dujos negali būti visiškai perpildytos (išleidžiamos), bet lieka kieto metalo viduje, sukurdamos metalurginius defektus, tokius kaip poros ir baltos dėmės (susidaro H2) arba kietai ištirpsta metale atominėje ir joninėje būsenoje.

Be to, metalo kalimo, terminio apdorojimo, ėsdinimo, litavimo litavimo ir kt. procese dujos neišvengiamai bus reabsorbuojamos. Šiuo metu paveikiamas metalo atsparumas, šilumos laidumas, įmagnetinimas, kietumas, takumo riba, stiprumo riba, pailgėjimas, skerspjūvio susitraukimas, atsparumas smūgiams, atsparumas lūžiams ir kitos mechaninės bei fizinės metalo savybės, todėl reguliuokite dujų kiekį žaliavos metalurgijos procese, bet taip pat stengiamasi pašalinti dujas, absorbuotas terminio apdorojimo procese ir pan., arba gerinant proceso srautą, kad būtų išvengta dujų absorbcijos.

Dujų molekulių difuzijos greitis kietoje fazėje dažnai lemia degazavimo greitį. Priežastis, kodėl vakuuminis degazavimas gali pašalinti metalo viduje esančias dujas, yra ta, kad neigiamo slėgio sąlygomis metale esančios dujos gali būti pašalintos, todėl vakuumo būsena krosnyje turi įtakos vakuuminio degazavimo greičiui ir poveikiui.Kitas veiksnys, lemiantis degazavimą. poveikis yra temperatūra krosnyje. Kuo aukštesnė temperatūra, tuo geresnis degazavimo efektas. Trečias veiksnys yra laikas. Kuo ilgesnis degazavimo laikas, tuo geresnis degazavimo efektas. Atsižvelgiant į tokių veiksnių, kaip grūdelių sustorėjimas ir metalo fazių perėjimas, įtaką, temperatūra negali pakilti per aukštai. Metalinėms medžiagoms, turinčioms fazinį virsmą, pavyzdžiui, plienui, vakuuminis degazavimas esant temperatūrai netoli fazinio virsmo taško turi geriausią efektą. Priežastis ta, kad metalinė medžiaga sumažina dujų tirpumą fazinio virsmo metu arba yra palanki dujų atomų migracijai dėl gardelės pokyčių fazinio virsmo metu.

Palyginti su įprastu terminiu apdorojimu, metalinių medžiagų ruošinių mechaninės savybės (ypač plastiškumas ir kietumas) po vakuuminio terminio apdorojimo žymiai padidėjo. Priežastis ta, kad vakuuminis terminis apdorojimas turi gerą degazavimo efektą. Paviršiaus valymas ir riebalų šalinimas yra naudojami ruošinio šildymui vakuume. Paviršiuje esanti oksido plėvelė, nežymios rūdys, nitridai, hidridai ir kt. redukuojasi, suyra arba išgaruoja ir išnyksta, todėl metalas įgauna lygų paviršių. Tai vakuuminio terminio apdorojimo ypatybė.

Metalo oksidacijos reakcija yra grįžtama. Kai metalas kaitinamas, ar jis sukelia oksidacijos ar oksido skilimo reakciją, priklauso nuo santykio tarp dalinio deguonies slėgio šildymo atmosferoje ir oksido skilimo slėgio.

Deguonies skilimo slėgis yra dalinis deguonies slėgis, susidarantis oksidams irnt pasiekus pusiausvyrą. Jei deguonies skilimo slėgis yra didesnis už dalinį deguonies slėgį, oksidas suyra ir išsiskiria pagamintas deguonis. Liko švarus metalo paviršius, dėl kurio pasiekiamas metalo paviršiaus valymo efektas. Vakuume lieka labai mažai deguonies, o dalinis deguonies slėgis yra labai mažas. Kuo didesnis vakuumo laipsnis, tuo mažesnis dalinis deguonies slėgis, kuris yra mažesnis už oksido skilimo slėgį. Reakcija vyksta į dešinę, todėl vakuumas užtikrina metalo oksido skilimo sąlygas kaitinant.

Be to, laikantis prielaidos, kad deguonies dalinis slėgis krosnyje yra labai mažas, metalų oksidai gali suskaidyti į suboksidus, kurie lengvai sublimuojasi ir išgaruoja kaitinant vakuume. Medžiagos, kurios prilimpa prie ruošinio paviršiaus, daugiausia yra alyvos dėmės. ir kt., kurie yra anglies, vandenilio ir deguonies junginiai. Garų slėgis yra didelis. Vakuuminio kaitinimo metu jie lengvai lakūs arba suyra, o vakuuminis siurblys juos išpumpuoja, kad išvalytų ruošinio paviršių. Efektas.

Pažymėtina, kad kaitinant ant metalo paviršiaus esantį oksidą vakuume, jis taip pat gali reaguoti su difuzija iš metalo medžiagos vidaus į H2 ir C, sumažindamas oksidą ant metalo paviršiaus. Skilimo procese oksidų, kartu pašalinamos ir organinės medžiagos, tokios kaip aliejus ir riebalai. Tai yra, be specialaus valymo, kad būtų pašalintos organinės medžiagos nuo paviršiaus, ruošinio paviršius taip pat gali būti šviesus. Priežastis ta, kad šios alyvos ir tepalai yra alifatiniai ir yra anglies, vandenilio ir deguonies junginiai. Skilimo slėgis yra didelis, todėl kaitinant vakuume jį lengva suskaidyti į vandenilį, vandens garus, anglies dioksidą ir kitas dujas, o po to išpumpuotas vakuuminiu siurbliu, jis nereaguos su dalių paviršiumi. esant aukštai temperatūrai, vis tiek galima gauti neoksiduojantį ir nerūdijantį švarų paviršių. Vakuuminis valymo efektas padidina metalo paviršiaus aktyvumą ir yra palankus C, N, Cr, Si ir kitų atomų absorbcijai, pagreitina anglies susidarymą, azotavimą ir azoto-anglies koinfiltraciją, o infiltracinis sluoksnis yra didesnis. uniforma.

Vakuuminio išgarinimas Kai ruošinys kaitinamas vakuuminėje krosnyje, krosnyje esanti drėgmė ir ore esantis azotas, deguonis ir anglies monoksidas išgaruos ir išsisklaidys esant žemai temperatūrai. Aukštesnėje nei 800 laipsnių temperatūroje iš ruošinio paviršiaus išsiskirs vandenilio, azoto ir oksido skilimo dujos, kad būtų užbaigtas paviršiaus degazavimo efektas, o garavimas, susidaręs dėl terminio skilimo ir išbėgimo, padaro metalinį paviršių šviesų. Tai yra vakuuminio terminio apdorojimo ypatybė. Vakuuminio dengimo procese naudojamas šis principas, kad dengtas stiklas būtų pradėtas naudoti komerciniais tikslais 1990 m.

Kitas vakuuminio terminio apdorojimo bruožas yra metalinių paviršiaus elementų išgarinimas. Tai atsispindi termiškai apdorojant aukšto chromo kiekį šalto apdirbimo plieno arba chromo nerūdijančio plieno. Po terminio apdorojimo dalys sujungiamos viena su kita arba tarp dalių ir medžiagų krepšelio (įrankio). Paviršius panašus į apelsino žievelę ir labai grubus. Tuo pačiu metu žymiai sumažėja atsparumas korozijai. Tai vakuuminio terminio apdorojimo trūkumas – metalo garinimas. Kalbant apie metalo garavimą, garų, veikiančių metalo paviršių, pusiausvyros slėgis (garų slėgis) skiriasi. Jei temperatūra aukšta, garų slėgis yra didelis, o kieto metalo išgaravimas yra didelis; jei temperatūra žema, garai Slėgis žemas. Jei temperatūra yra tikra, garų slėgis turi tam tikrą vertę. Kai išorinis slėgis yra mažesnis už garų slėgį toje temperatūroje, metalas išgaruos (sublimuos). Kuo mažesnis išorinis slėgis, tai yra, kuo didesnis vakuumo laipsnis, tuo lengviau išgaruoti, ir panašiai, tuo didesnis. metalo garų slėgio, tuo lengviau jis išgaruoja.

Matyti, kad skirtingų metalų garų slėgis yra skirtingas. Atsižvelgiant į ruošinio medžiagą, visas dėmesys turėtų būti skiriamas garavimo problemai, tai yra, atsižvelgiant į garų slėgį ir apdoroto ruošinio legiravimo elementų šildymo temperatūrą terminio apdorojimo metu, reikia pagrįstai pasirinkti tinkamą vakuumo laipsnį. kad paviršių legiruojantys elementai neišgaruotų.

Dažniausiai naudojami plieno elementai, tokie kaip Mn, Ni, Co ir Cr, taip pat tokie elementai kaip Zn, Pb ir Cu, kurie yra pagrindiniai spalvotųjų metalų komponentai, turi aukštą garų slėgį. Kai kaitinama vakuume, nesunku sukelti vakuuminį garavimą ir ruošinį (arba įrankį) prilipti vienas prie kito. Tiesą sakant, yra tam tikras atitikimas tarp garų slėgio ir šildymo temperatūros. Tol, kol vakuumo laipsnis parinktas tinkamai, legiravimo elementų išgaravimo galima išvengti.

Be to, kaitinant vakuume, galima atsižvelgti į metalo medžiagų rūšis ir esant tam tikrai temperatūrai gali būti įleidžiamos didelio grynumo inertinės dujos (ty atvirkštinis pripūtimas, pvz., didelio grynumo azotas, didelio grynumo argonas ir kt.). reguliuoti vakuumo laipsnį krosnyje, o žemo vakuumo šildymas gali būti naudojamas siekiant išvengti legiravimo elementų išgaravimo ant ruošinio paviršiaus. Ši priemonė yra veiksmingesnė greitaeigiams įrankių plienams, labai legiruotiems plienams ir kitiems ruošiniams.