Technische problemen van vacuümwarmtebehandeling van staalmaterialen
Vacuüm warmtebehandeling verwijst naar een nieuw type warmtebehandelingstechnologie waarbij het gehele of een deel van het warmtebehandelingsproces wordt uitgevoerd in een vacuümtoestand (minder dan één atmosfeer). Vacuüm warmtebehandeling kan bijna alle warmtebehandelingsprocessen realiseren die bij conventionele warmtebehandeling betrokken kunnen zijn, maar de kwaliteit van warmtebehandeling is sterk verbeterd.
Vergeleken met conventionele warmtebehandeling, kan vacuümwarmtebehandeling geen oxidatie, geen ontkoling en geen carbonisatie bereiken. Het kan fosforchips op het oppervlak van het werkstuk verwijderen en heeft de functies van ontvetten en ontgassen, om het effect van oppervlakteheldere zuivering te bereiken. Besteed aandacht aan de volgende zaken bij het uitvoeren van een vacuüm warmtebehandeling.
De kwestie van het verhogen van koolstof.
Vacuümolie blussen is momenteel het belangrijkste proces van vacuüm warmtebehandeling. De technische moeilijkheid die men tegenkomt bij de ontwikkeling van de technologie voor het afschrikken van vacuümolie is het probleem van de carbonisatie van het afschrikken met vacuümolie. Het oppervlak van het staal wordt geactiveerd bij verhitting in vacuüm bij hoge temperaturen. De actieve koolatomen gevormd door de thermische ontleding van afschrikolie tijdens vacuümafschrikken infiltreren tijdens het olieafschrikproces om een verkoolde laag op het oppervlak van het werkstuk te vormen. Dit carboneringsverschijnsel wordt ernstiger naarmate de afschriktemperatuur stijgt.
Het gevolg van het verhogen van koolstof is het verminderen van vermoeidheidsprestaties. Om het optreden van dit fenomeen te voorkomen, moet vacuümafschrikolie van goede kwaliteit worden gekozen en moet het warmtebehandelingsproces worden verbeterd. Vacuümblusolie vereist een lage verzadigde dampdruk, goede chemische stabiliteit, lage resterende koolstof en onzuiverheden en een laag zuurgehalte; de sleutel is om de stabiliteit van langdurig gebruik te garanderen. In termen van het vacuümafschrikproces is het noodzakelijk om een geschikte verwarmingsvacuümgraad te selecteren en een met gas gevulde en vervolgens met olie gevulde of gasolie tweetraps koelmethode toe te passen.
Bovendien is er een carboneringsprobleem met de vacuümolie-afschrikoven voor oplossingsbehandeling. Bij de werking van de vacuümolie-afschrikoven, wordt de olie die aan de vork en mand van de vacuümolie-afschrikoven is bevestigd, tijdens de operatie in de verwarmingskamer gebracht om een carboneermiddel te worden. Koolstoftoename zal niet alleen de hardingssnelheid bij koud werk verhogen, maar ook de corrosieweerstand verslechteren en het versterkingsmechanisme van de legering beïnvloeden.
Oplossingen zijn onder meer: het schrobben van de olie die aan de vorkmand voor het afschrikken van de vacuümolie is bevestigd; na het wikkelen, verwarming van de vaste oplossing om de mogelijkheid van koolstofcontact met de legering te voorkomen; maar voor austenitisch roestvast staal. Voor precipitatieharden van roestvrij staals en andere staalsoorten die een lage koelsnelheid vereisen voor vaste oplossingbehandeling, is de beste methode om over te schakelen op een vacuümblusoven. Over het algemeen wordt vloeibaar argon met een hoge zuiverheidsgraad gebruikt als gasbron voor gaskoeling en moet het zuurstofgehalte minder dan 0.0002% zijn.
Ten tweede, het probleem van de blussende snelheid.
Bij lage vacuümdruk neemt de koelcapaciteit van vacuümafschrikolie af en voor sommige staalsoorten wordt het doel van afschrikken mogelijk niet bereikt. Vul daarom voor het afschrikken de afschrikkamer met zeer zuiver neutraal of inert gas om een bepaalde druk op het olieoppervlak te creëren, waarna het staal volledig kan worden afgekoeld en een helder oppervlak kan worden verkregen. De laagste vloeistofoppervlaktedruk die dezelfde afschrikhardheid kan bereiken als onder atmosferische druk, wordt de kritische afschrikdruk genoemd. Voor staal met een slechte hardbaarheid moet het worden geblust door eerst het gas te vullen en vervolgens olie.
De olie-oppervlaktedruk moet hoger zijn dan de kritische afschrikdruk. Over het algemeen is de afstelling ongeveer 5´104 Pa, maar deze mag niet lager zijn dan 1´104 Pa. In de afgelopen jaren heeft het afschrikken met vacuüm onder druk gezet een snelle ontwikkeling doorgemaakt. Luchtkoeling onder vacuüm verbetert de koelsnelheid en kan traditionele luchtkoeling, gedeeltelijke oliekoeling of fase-quenching vervangen en kan gecontroleerde koeling bereiken om het doel van redelijke koeling te bereiken.
Om de afkoelsnelheid tijdens het vacuüm afschrikken te verhogen, kunnen de volgende methoden worden toegepast:
(1) Gebruik een grote warmtewisselaar om de temperatuur van het blusgas te verlagen;
(2) Verhoog de gassnelheid en stroomsnelheid;
(3) Overschakelen naar eenrichtingsluchtstroom Het is een 360° omtrekshogedrukstraalstroom of afwisselend omhoog en omlaag, links en rechts;
(4) Gebruik gas met een hoge thermische geleidbaarheid. In termen van veiligheid en kosten heeft het 80%He20%N2 menggas de beste koelsnelheid, laagste kosten en veiligheid. Theoretisch heeft de koelconditie van 2'106Pa He de koelsnelheid van oliekoeling bereikt en kan de koelconditie van 4'106 Pa H2 de capaciteit van waterkoeling bereiken. (Staal Onderzoeksinstituut)