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关于真空热处理14个经典问题

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1. 真空热处理变形小吗?为什么?

答:在热处理变形中有两个概念:组织变形和形状结构扭曲变形。研究所得的结果是:真空热处理比其他炉型热处理获得同样组织和硬度时,变形最小。即:组织变形最小。

对于形状结构变形,真空热处理往往不如其他炉型的热处理变形小,其他炉型的热处理,例如淬火,很容易采用分级、等温、炉外校直等方法来控制变形量,真空淬火由于这些功能的不完善,有时反而会增大。

这两个概念的混淆,给人们的印象是:真空热处理变形小,这是错误或不全面的理解!

2. 高压气淬的工件变形一定少吗?为什么?

答:国内目前高压气淬的工件变形一般都比较大,其原因是:国内典型真空高压气淬炉炉膛形状是圆形炉膛,炉膛四周均匀布置淬火冷却喷嘴希望获得均匀的气流场。实际上,这个结构的炉内冷却的气流均匀性很差,前后炉膛的端面附近气流速度很低,冷却能力差,靠近炉门处的一端比另一端的冷却速度快些。在装料的有效尺寸区间内,冷却气流速度也较低,在圆柱面上正对喷嘴处的气体流速较高,而两个相邻喷嘴之间的冷却能力很低,工件正对喷嘴的喷射冷却痕迹明显。同炉中的工件在不同的位子上的冷却差异十分大。这种情况导致工件的淬火变形很大,工件的抗回火能力不一致。

3. 预抽真空回火炉的换气次数如何计算?

答:预抽真空回火炉是一种保护气氛热处理炉。对炉内的氧化气氛排除的方法有充气法和换气法。充气法是对炉膛连续充、放气,赶出炉内的氧化杂质气体,使炉内的气氛纯度达到要求。换气法是利用机械泵对炉内的氧化气体抽出,再充入保护气体,然后再抽出不纯气体,充入保护气,这样反复进行几次直到炉内气体纯度合格。高合金钢真空回火的真空度选用133MPa对应炉内的残氧量为0.132%。

换气次数计算公式:

e-Qt/Vo=(Kt-Kc)/(Ko-Kc) (2—10)式中:

Vo-炉膛体积;

Q-杂质含量为Kc的充气气量;

Kt-充气后t时刻,炉内气氛杂质含量;

Ko-充气前炉内原有杂质气体含量;

Kc-冲洗气体的杂质百分含量。

(1)炉膛原有气体为空气时,Ko=21%,最终要求达到Kt=1%含氧量时,用99.995%高纯氮气换气,Kc=1-0.99995=0.005%,至少换气3次。

(2)要求炉内最终要求达到Kt =10ppm含氧量时,用Kc =1ppm含氧量的放热气体的保护气换气,至少换气10次。

4. 真空炉床上为什么要采用Al2O3搁条?

答:真空炉床使用的石墨材料,金属工件或料筐直接放置在此上,在加热过程中,会发生石墨在金属中的扩散,金属和石墨发生黏结,当加热温度高于1148℃附近时,会出现金属的烧熔现象,为了防止这些情况的出现,真空炉床上往往要用Al2O3搁条来隔开石墨和金属的直接接触。

5. 真空双室加热油淬火炉淬火增碳的原因是什么?

答:在分析真空热处理工件增碳现象时,有两种误解:第一,认为是工件在淬火油中增碳;第二,认为是加热热室的石墨件造成增碳。由于实际工艺情况和材料的区别,很多情况下的“增碳”不是指这两个原因,而是加热热室的清洁度不高,有大量淬火油在工件进出炉、料筐污染、送料小车进出带入热室,残留在热室冷壁上,加热时形成挥发性还原气氛,对工件增碳。

除了在1050℃高温以上的温度直接入油外。1050℃以下的加热工件油淬火时,稍做预冷入油不会形成“明显”的增碳现象。

对加热室的石墨件等对工件的增碳情况,也不能排除,但是完全没有残留淬火的气氛严重。

真空加热淬火的增碳现象更为严重的是来自淬火油污染炉膛的原因,不是人们所说的油中淬火或石墨件的原因!

在进行过油淬火处理之后,应将全部浸过油的料筐、运载部件(进出料小车)上的油全部清洗干净(有三氯乙烯、丙酮或其他清洗方式处理)。

6. 真空度和碳势有怎样的对应关系?

答:真空分为低真空、中真空、高真空。低真空容器内的残余气体类似于空气的气体组分,中真空状态时,原始空气比例减少,而以各种材料防除的气体为主。中、高真空加热的实质是一种可控气氛保护加热。

真空炉残余气体在加热过程中有很大的变化。如果把真空度与相对杂质量看作等价,并把相对杂质量全部认为是水蒸汽,则得出真空度与露点之间的关系,那么可以推导出两者之间的数量关系。

在一定体积内,压力与分子数目成正比。一个标准大气压下:1.033×105Pa:n=Y:X,其中n为标准大气压下的分子数目。X为Y压力下的分子数,把这些气体都作为杂质对待。假设Y压力下的相对杂质为Z,则

      Z=[Y×n/(1.033×105)]/n×100%

=[Y /(1.033×105)]×100%

通常保护气氛炉中,露点在-30~-60℃之间,这相当于真空度60~1 Pa。保护气氛炉达到这个露点已经是比较高的要求了,而对真空炉则是比较容易的事情。利用这个关系可以确定加热的真空度。

7. 如何诊断真空炉的泄露点?

答:炉子的安装质量不好将会使压升率达不到技术要求,长期使用之后,真空炉的压升率也会增大。当真空度压升率恶化到一定程度后,处理零件的表面质量下降,加热元件的使用寿命会明显降低,这是需要对炉子检漏,并排除漏气原因。检漏及排除漏气因素的目的就是使漏气率达到技术条件要求。1) 由于存在漏孔产生的漏气; 2) 由渗透产生的漏气;渗透式指气体不是通过固体中的漏孔方式漏气的现象,而是气体吸附在固体的高压一侧表面上,然后沿浓度梯度向固体低压的一侧扩散。在真空炉中的金属、玻璃、橡皮、陶瓷等材料,都是可以渗透气体的。

8. 真空炉中热电偶瓷管是否会导电?

答:真空双室油淬炉中使用的热电偶由于长期正负压的交替作用,其外壳金属管会释放氧化粉尘,被热电偶内的磁管微孔吸收,白色的磁管变成黄色或黑色,造成真空炉中热电偶瓷管会产生导电现象,在做热电偶的维修时,应该经常检查磁管的色泽和使用万用表检测磁管导电性,发生这种现象应该更换热处理磁管。

9. 1Cr13、2Cr13、3Cr13工件在真空热处理炉中加热淬火后发现表面抗蚀性能显著下降,有哪些可能的原因?

可能的原因:①热处理加热时真空度太高造成合金元素Cr的严重挥发;②在加热过程中表面形成增碳现象;③选用油冷淬火,预冷时间不够,淬火时形成表面增碳;④加热不充分。

10. 真空泄露放电会引起故障吗?

答:辉光放电过程是在低于正常压强下的气体内进行。在真空炉中,当发生泄漏时,空气就以炉壳作为阳极,炉内的加热电极作为阴极,如果气压达到某个数值时,气体产生电离,发生弧光放电现象。

放电的结果会引起热电偶测温信号波动,测温不准。烧坏工件。泄漏点烧坏等。

11. 真空淬火油池的油是怎么流动的?

真空淬火油池的油是通过搅拌在油池中部剧烈的向下流动,并与油池中周围的热油向上流动形成上下循环。

12. 如何保证真空热处理工件出炉时的颜色?

答:回火之后钢的表面呈现一种氧化膜的颜色,称为回火色。很多情况下,需要根据回火色判定回火温度。回火色随温度变化,因此可以根据回火色大体判定回火温度。但是回火色还与回火时间有关,通常都以5min时间为准。碳钢不同温度时的回火色,以5min为准

要保证真空回火之后的工件由于其表面洁净,没有氧化保护膜,出炉之后如果工件温度高的话,表面就会和空气中的氧结合立即氧化,出现氧化色泽,生成氧化膜,从以上的钢种、温度与色泽之间的关系,我们可以看到真空出炉时工件的温度。出炉温度时,也会氧化,但是由于温度低,工件表面得氧化速度变慢,所以可以在出炉的工件表面涂布防锈油,来保持工件的表面色泽。

不锈钢可以采用钝化处理,提高其防锈能力。

13. 气淬的气体压力如何确定?怎么维持?

答:真空气淬时,充气结束时的气体正压力表指达到了需要淬火压力,但是此时的气体是受热状态,在随后开动冷却循环风机用此气体去淬火工件时,气体受热交换器的冷却把炉内以及工件的热量带走,气体体积就会缩小,形成真空气压降低。

压力(P)、体积(V)、温度(T)三者的关系符合公式:PV=nRT,例如:起始气体压力设定为P1、温度T1=1000℃+273=1273K、气体提体积就是炉膛的体积,仍然为V;,淬火冷却到300℃时的压力为P2,那么此时的压力P2=P1×T2/T1= P1×(300+273)/1273=0.450P1,可以见到压力降低很多,为了维持气体的冷却能力,应该开动充气阀补充淬火气体,来维持P1的压力。

14. 电极引出处沉积残油的坏处是什么?

答:真空双室油淬炉圆形炉膛的引出电极分布中,其中至少有一个引出端的炉膛一侧容易沉积残油,这里的沉积残油在热处理加热过程中,容易受热挥发形成气体。在比较高的真空度和洁净的工件表面条件下,会对工件表面增碳,损害工件表面状态和改变组织,形成浅层高硬度。

所以应该保持电极引出处的干净,经常擦去这部分沉积残油。

文章来源:http://www.fsrechuli.com