真空熱處理加熱:真空退火是最早在工業(yè)上得到應(yīng)用的真空熱處理工藝,對(duì)金屬材料及工件進(jìn)行真空退火除了要達(dá)到改變晶體結(jié)構(gòu)、細(xì)化組織、消除應(yīng)力、軟化材料等工藝目的以外,還為了發(fā)揮真空加熱可防止氧化脫碳、除氣脫脂、使氧化物蒸發(fā),以提高表面光亮度和力學(xué)性能的作用,例如,在超高真空1.33×10-6~1.33×10-8 Pa中加熱難熔金屬使其表面氧化物產(chǎn)生蒸發(fā)、除氣及提高塑性的有效方法、真空退火在工業(yè)中的應(yīng)用;
可歸納為:活性與難熔金屬的退火與除氣;電工鋼及電磁合金、不銹鋼及耐熱合金、銅及其合金以及鋼鐵材料的退火等。
真空熱處理加熱
(1)鋼在真空中和其他介質(zhì)中加熱速度比較。
GCr15鋼℃φ50mm×100mm試件在真空、鹽浴和空氣爐中加熱的試驗(yàn)結(jié)果示于圖1。
圖1 GCr15鋼50mm×100mm試樣在不同介質(zhì)中的加熱速度
l-鹽浴中加熱;2-空氣爐中加熱,3-真空中加熱
由圖可以看出,試樣心部加熱到850℃所需的時(shí)間:鹽浴爐為8min,空氣爐為35min,真空爐則需要50min。真空加熱時(shí)采取室溫裝爐方式,而鹽浴爐和空氣爐中加熱是高溫裝爐。
(2)工件在真空加熱過程中表面和心部的溫差變化。
采用GCr15鋼和W18Cr4V鋼φ50mm×100mm試件。軸承鋼試件采取兩種加熱方式;一種是從室溫直接加熱到850℃,另一種是經(jīng)600℃預(yù)熱后再加熱到850℃,高速鋼試件經(jīng)850℃預(yù)熱,然后再繼續(xù)加熱到1280℃。
圖2所示為GCr15鋼φ50mm×100mm試樣從室溫直接加熱到850℃時(shí)的表面和心部升溫曲線,經(jīng)600℃預(yù)熱后再加熱到850℃的升溫曲線見圖3。
從圖中可知,在真空緩慢加熱的條件下,試樣表面和心部的溫差最大不超過60℃,而經(jīng)600℃預(yù)熱到850℃的最大溫差不超過25℃,因此,可以認(rèn)為,對(duì)于一般合金鋼,當(dāng)工件有效厚度在50~60mm以下時(shí),分段預(yù)熱的必要性不大。
圖2 GCr15鋼φ50mm×100mm試樣850℃加熱時(shí)的表面和心部升溫曲線
1-爐溫,2-表面溫度:3-心部溫度
圖3 GCr15鋼φ50mm×100mm試樣在真空中經(jīng)600℃預(yù)熱后加熱到850℃的表面和心部升溫曲線
1-爐溫,2-表面溫度,3-心部溫度
圖2-43所示為W18Cr4V高速鋼450mm X lOOmm試樣經(jīng)850℃預(yù)熱,然后加熱到1280℃的升溫曲線。在850~1280℃的加熱過程中,工件表面和心部的最大溫差也只有50~60℃。
因此高速鋼在真空中加熱于850℃預(yù)熱對(duì)于減少熱應(yīng)力,避免變形和開裂是很理想的。在裝爐量不是很大,工件尺寸比較小的情況;下,甚至可以取消850℃一段的預(yù)熱,也不會(huì)導(dǎo)致工件變形開裂傾向的增大。
圖4 W18Cr4V高速鋼φ50mm×100mm試樣經(jīng)850℃預(yù)熱再加熱到1280℃過程中表面和心部的升溫曲線
1-爐溫,2-表面溫度,3-心部溫度
(3)不同尺寸工件的透燒加熱時(shí)間。為了確定GCr15鋼和W18Cr4V鋼不同尺寸工件在真空中加熱時(shí)的加熱系數(shù),用不同直徑試樣進(jìn)行加熱試驗(yàn)。
軸承鋼試樣采取了兩種加熱方式:一種是從室溫直接加熱耳到850℃;另一種是經(jīng)600℃預(yù)熱局虧再加熱到850℃,高速鋼工件都經(jīng)過850℃預(yù)熱,然后再繼續(xù)加熱到1280℃。
不同直徑的GCr15鋼試樣在真空下的加熱時(shí)間見圖5。從圖5可以看出,GCr15鋼φ18~φ78mm的試件,在850℃加熱時(shí)的加熱系數(shù)可以選取1.0~1.5min/mm。
圖6所示為不同直徑的W18Cr4V高速鋼試樣的加熱時(shí)間。從圖6中可知,直徑在φ25~φ90mm范圍內(nèi)的高速鋼工件,850~1280℃加熱系數(shù)可在0.45~0.52min/mm范圍內(nèi)選擇。
圖5 不同直徑的GCr15鋼試樣的加熱時(shí)間
1-600℃預(yù)熱時(shí)的加熱時(shí)間:2-從室溫直接加熱到850℃的加熱時(shí)間
3-經(jīng)600℃預(yù)熱,然后繼續(xù)加熱到850℃時(shí)的加熱時(shí)間
圖6 不同直徑的高速鋼試樣的加熱時(shí)間
1-850℃預(yù)熱時(shí)的加熱時(shí)間;
2-從850~1280℃時(shí)的加熱時(shí)間
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