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真空热处理是独特的整体改性技术(真空热处理设备)

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什么是真空热处理加工技术?

主要指的是真空技术与热处理技术相结合的新型热处理技术,其中,真空热处理所处的真空环境指的是低于一个大气压的气氛环境,包括低真空、中等真空、高真空和超高真空等,所以,真空热处理实际也属于气氛控制热处理。

真空热处理是指热处理工艺的全部和部分在真空状态下进行的,真空热处理可以实现几乎所有的常规热处理所能涉及的热处理工艺,但热处理质量大大提高。

与常规热处理相比,真空热处理加工技术可同时实现无氧化、无脱碳、无渗碳,可去掉工件表面的磷屑,并有脱脂除气等作用,从而达到表面光亮净化的效果。

 

1. 真空热处理加工技术的应用

其实,真空热处理加工技术在国外应用的较早,美国的海斯公司和日本真空研究所在1968年,先后研制出真空淬火油和水剂淬火介质,从而,真空淬火技术在热处理行业得到迅速发展,从单室炉发展到了多组合机群,从一般的真空淬火发展到高压气淬、真空水剂淬火、真空渗碳、真空碳氮共渗及多元共渗等。

而我国在经过几十年的努力,真空炉制造厂商在设计、制造水平和质量上得到了很大的提高,用国产真空设备替代从国外进口的真空设备逐渐增多,从而降低了使用单位的生产成本,使真空热处理的应用范围迅速扩大。

 

2. 真空热处理加工技术的工艺原理

利用金属在真空状态下的变相特点,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。同时,在真空脱气作用下,可以提高金属材料的物理性能和力学性能,在真空状态下加热,金属工件表面元素会发生蒸发现象。金属实现无氧化加热所需的真空度,表面净化作用,实现少无氧化和少无脱。

 

真空热处理

3. 真空热处理加工技术的特点

1)真空热处理加工的优越性

真空热处理加工是和可控气氛并驾齐驱的应用面很广的无氧化热处理技术,也是当前热处理生产技术先进程度的主要标志之一。真空热处理不仅可以实现钢件的无氧化、无脱碳,而且还可以实现生产的无污染和工件的少畸变,因而,它还属于清洁和精密生产技术范畴。目前,它已成为工模具生产中不可替代的先进技术。

2)真空热处理工艺工件畸变小

据国内外经验,工件真空热处理的畸变量仅为盐浴加热淬火的三分之一。研究各种材料、不同复杂程度零件的真空加热方式和各种冷却条件下的畸变规律,并用计算机加以模拟,对于推广真空热处理技术具有重要意义。真空加热、常压或高压气冷淬火时,气流均匀性对零件淬硬效果和质量分散度有很大影响。采用计算机模拟手段研究炉中气流循环规律,对于改进炉子结构具有重要意义。

 

3)采用真空热处理炉

现代真空热处理炉,是指可施行元件的真空加热,然后在油中淬火或在常压和加压气体中淬火的冷壁式炉子。研究开发这种类型的设备是一项综合性强、跨学科、牵涉到很多科技领域的工作。

工模具材料真空热处理的应用前景很大。大多数工模具钢目前都采取在真空中加热,然后在气体中冷却淬火的方式。为了使工件表面和内部都获得满意的力学性能,必须采用真空高压气淬技术。目前,国际上真空气淬的气压已从0.2MPa0.6MPa提高到1-2MPa甚至3MPa,所以,高压气淬真空炉的冷却气体压力的逐步提高是一个重要的发展趋势。

真空热处理是独特的整体改性技术。经过真空热处理的特殊构件,不但可以保证其所要求的组织、力学性能与工艺性能,还可以深入挖掘出构件的潜能,保证和提高构件的质量和寿命,最大限度地发挥材料的潜力,从而满足构件长寿命、高性能、结构减重的技术要求,实现全寿期成本的经济可承受性,获得自主创新的知识产权,达到国际先进水平,真空热处理技术属于国家核心竞争力。

真空热处理由于具有无氧化、无脱碳、可保持表面光亮的热处理效果,同时可使零件脱脂、脱气、变形小和便于自动控制等优点,适应了精密热处理的发展方向,实现了精密形状和尺寸控制及精密组织性能控制。因此,真空热处理技术广泛应用于航空发动机高温合金的退火、固溶、时效和去应力。

相关推荐:真空热处理技术性的优势

为解决航空附件的高强钢、不锈钢、弹性合金等零件的热处理氧化、变形问题,最好的办法就是采用真空热处理。

真空热处理的现状

真空热处理技术作为国防工业系统重要制造技术之一,受到世界各国的高度重视。例如M国热处理设备约有50%以上为真空热处理炉,且规格齐全、配套完整。M国为了加速其航天飞机的发展,由5家公司组成联合体共同开发针对5种新材料的成形及真空热处理工艺,即高温Ti-Al化合物、C/C复合材料、陶瓷基复合材料、高蠕变强度材料、高导热材料。经韧化处理后的金属间化合物可显著提高韧性,而且,经真空工艺处理的金属间化合物,更适于高温下使用。

发展重要构件的真空热处理技术研究,复合我国国防科技发展对国防工业系统制造技术研究所提出的要求。我国真空热处理以每年30%左右的速度递增,热处理加工量占1/3以上。航空工业还制定了真空热处理的新工艺标准。

真空退火、真空油淬、真空气淬、真空回火、真空除气、真空除油、真空加压气淬等真空热处理技术都已经很成熟,广泛用于生产当中。在真空油淬增碳现象及其防止、真空加热元素贫化规律、真空度与光亮度的关系、真空加压气淬冷速测定、真空热处理工艺及工艺参数优化等方面的研究已经完成。真空热处理已用于飞机起落架、梁、接头及发动机叶片等重要受力件。

国内在真空热处理领域也开展了相应的研究工作,并取得了显著成果:

①解决了真空热处理技术硬件的“有无”问题;

②打破了西方发达国家对真空热处理技术硬件的垄断;

③打破了西方发达国家对真空热处理技术尖端硬件的禁运;

④促成了西方发达国家对真空热处理技术尖端硬件的合理定价;

⑤促成了西方发达国家对真空热处理技术尖端硬件在国内生产的局面;

⑥促进了国内真空热处理技术硬件的长足进步。

真空热处理未来的发展趋势:

1、提高冷却性能、控制加热和冷却、发展更好淬透性的材料、气体回收技术;

2、提高真空渗碳技术,发展其他真空化学热处理技术、真空化学热处理传感器;

3、真空磁场热处理、真空氢气热处理、真空焊接与热处理结合;

4、针对高温真空热处理元素贫化和双性能零件的真空热处理问题,开展真空/气氛热处理的控制冷却技术研究;

5、真空热处理生产线和柔性化技术,提高自动化和智能化水平,与各种冷热加工生产线配合,适应先进制造技术发展要求。

 

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