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            真空热处理技术原理分析
            发布时间:2014-10-07 浏览:2622 次

              真空热处理加热:真空退火是最早在工业上得到应用的真空热处理工艺,对金属材料及工件进行真空退火除了要达到改变晶体结构、细化组织、消除应力、软化材料等工艺目的以外,还为了发挥真空加热可防止氧化脱碳、除气脱脂、使氧化物蒸发,以提高表面光亮度和力学性能的作用,例如,在超高真空1.33×10-6~1.33×10-8 Pa中加热难熔金属使其表面氧化物产生蒸发、除气及提高塑性的有效方法、真空退火在工业中的应用;

              可归纳为:活性与难熔金属的退火与除气;电工钢及电磁合金、不锈钢及耐热合金、铜及其合金以及钢铁材料的退火等。

              真空热处理加热

              (1)钢在真空中和其他介质中加热速度比较。

              GCr15钢℃φ50mm×100mm试件在真空、盐浴和空气炉中加热的试验结果示于图1。

            GCr15钢50mm×100mm试样在不同介质中的加热速度

              图1 GCr15钢50mm×100mm试样在不同介质中的加热速度

              l-盐浴中加热;2-空气炉中加热,3-真空中加热

              由图可以看出,试样心部加热到850℃所需的时间:盐浴炉为8min,空气炉为35min,真空炉则需要50min。真空加热时采取室温装炉方式,而盐浴炉和空气炉中加热是高温装炉。

              (2)工件在真空加热过程中表面和心部的温差变化。

              采用GCr15钢和W18Cr4V钢φ50mm×100mm试件。轴承钢试件采取两种加热方式;一种是从室温直接加热到850℃,另一种是经600℃预热后再加热到850℃,高速钢试件经850℃预热,然后再继续加热到1280℃。

              图2所示为GCr15钢φ50mm×100mm试样从室温直接加热到850℃时的表面和心部升温曲线,经600℃预热后再加热到850℃的升温曲线见图3。

              从图中可知,在真空缓慢加热的条件下,试样表面和心部的温差最大不超过60℃,而经600℃预热到850℃的最大温差不超过25℃,因此,可以认为,对于一般合金钢,当工件有效厚度在50~60mm以下时,分段预热的必要性不大。

            GCr15钢φ50mm×100mm试样850℃加热时的表面和心部升温曲线

              图2 GCr15钢φ50mm×100mm试样850℃加热时的表面和心部升温曲线

              1-炉温,2-表面温度:3-心部温度

            GCr15钢φ50mm×100mm试样在真空中经600℃预热后加热到850℃的表面和心部升温曲线

              图3 GCr15钢φ50mm×100mm试样在真空中经600℃预热后加热到850℃的表面和心部升温曲线

              1-炉温,2-表面温度,3-心部温度

              图2-43所示为W18Cr4V高速钢450mm X lOOmm试样经850℃预热,然后加热到1280℃的升温曲线。在850~1280℃的加热过程中,工件表面和心部的最大温差也只有50~60℃。

              因此高速钢在真空中加热于850℃预热对于减少热应力,避免变形和开裂是很理想的。在装炉量不是很大,工件尺寸比较小的情况;下,甚至可以取消850℃一段的预热,也不会导致工件变形开裂倾向的增大。

            W18Cr4V高速钢φ50mm×100mm试样经850℃预热再加热到1280℃过程中表面和心部的升温曲线

              图4 W18Cr4V高速钢φ50mm×100mm试样经850℃预热再加热到1280℃过程中表面和心部的升温曲线

              1-炉温,2-表面温度,3-心部温度

              (3)不同尺寸工件的透烧加热时间。为了确定GCr15钢和W18Cr4V钢不同尺寸工件在真空中加热时的加热系数,用不同直径试样进行加热试验。

              轴承钢试样采取了两种加热方式:一种是从室温直接加热耳到850℃;另一种是经600℃预热局亏再加热到850℃,高速钢工件都经过850℃预热,然后再继续加热到1280℃。

              不同直径的GCr15钢试样在真空下的加热时间见图5。从图5可以看出,GCr15钢φ18~φ78mm的试件,在850℃加热时的加热系数可以选取1.0~1.5min/mm。

              图6所示为不同直径的W18Cr4V高速钢试样的加热时间。从图6中可知,直径在φ25~φ90mm范围内的高速钢工件,850~1280℃加热系数可在0.45~0.52min/mm范围内选择。

            不同直径的GCr15钢试样的加热时间

              图5 不同直径的GCr15钢试样的加热时间

              1-600℃预热时的加热时间:2-从室温直接加热到850℃的加热时间

              3-经600℃预热,然后继续加热到850℃时的加热时间

            不同直径的高速钢试样的加热时间

              图6 不同直径的高速钢试样的加热时间

              1-850℃预热时的加热时间;

              2-从850~1280℃时的加热时间

              本文由爱加真空(http://www.afmarin.org)收集整理,仅供参考!

              
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