每天學(xué)點熱處理
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真空熱處理設(shè)備始于20世紀20年代,然而，它的真正發(fā)展仍然來自它20自20世紀60年代和70年代以來，主要是由于當(dāng)時的市場需求和石墨技術(shù)的研發(fā)。
真空熱處理的工作環(huán)境實際上是
指低于標準大氣壓(1).013×105Pa），
包括低真空(105)~102Pa)、
中真空(102~10-1Pa)、
高真空(10-1~10-5Pa)、
超高真空(<10-5Pa)。
真空熱處理也是相對可控的氣氛熱處理，然而，其工作環(huán)境中的空氣非常薄。工件在真空加熱可避免常規(guī)普通熱處理的氧化和脫碳，避免氫脆性，變形相對較小，提高材料部件的綜合力學(xué)性能。真空熱處理后零件的使用壽命通常是普通熱處理幾十倍甚至幾百倍的壽命。
制定真空熱處理工藝的主要內(nèi)容是:確定加熱 制度(溫度、時間及方式)決定真空度和氣壓調(diào)節(jié), 選擇冷卻方法和介質(zhì)。
1、加熱溫度
真空加熱有兩個特點。一是在極薄的氣氛中加熱，避免氧化、脫碳、侵蝕等。在空氣中加熱；另一個特點是真空狀態(tài)下的傳熱是單其傳熱能力E與絕對溫度T四次方成正比， 即E=C（T/100）4。
因此，在真空狀態(tài)下，特別是在低溫階段，加熱緩慢，使工件表面與心臟之間的溫差降低熱應(yīng)力小，工件變形小。加熱溫度的選擇對工件的質(zhì)量至關(guān)重要。在制定工藝時，根據(jù)工件的技術(shù)要求、服務(wù)條件和性能要求，找出最佳加熱溫度，盡量選擇下限溫度，不影響性能，考慮減少變形。
2、保溫時間
保溫時間的長短取決于工件的尺寸、形狀和裝載量。傳統(tǒng)加熱保溫時介紹的一般數(shù)據(jù) T按下式確定：
T1=30 （1.5-2）D
T2=30 （1.0-1.5）D
T3=20 （0.25-0.5）D
式中：D工件的有效厚度(mm)；
T1為第一次預(yù)熱時間(min);
T二是第二次預(yù)熱時間(min);
T三是最終保溫時間(min)。
實際上，一個爐子通常同時安裝幾個不同形狀和尺寸的工件，這需要綜合考慮。我們根據(jù)工件的大小、形狀、放置方法和裝載量確定保溫時間。同時，我們還認為真空加熱主要依靠高溫輻射和低溫加熱（600℃以下）工件溫升非常緩慢。此時，當(dāng)工件沒有特殊變形要求時，應(yīng)盡量縮短第一次預(yù)熱和第二次預(yù)熱的時間，并提高預(yù)熱溫度，因為無論低溫保溫時間有多長，工件心臟在加熱后仍需要一段時間才能達到表面溫度。
根據(jù)真空加熱原理提高預(yù)熱溫度，可降低 工件內(nèi)外溫差，縮短預(yù)熱時間，適當(dāng)延長最終保溫時間，使鋼中的碳化物完全溶解。這不僅保證了質(zhì)量，而且提高了工作效率。絕緣時間的長度也與以下因素有關(guān)：
①裝爐量：如果工件尺寸相同，時裝爐量大，則應(yīng)延長透熱時間；相反，應(yīng)縮短。
②工件擺放形式：由于真空爐是輻射加熱，一般來說，如果工件形狀相同，應(yīng)盡量使工件擺放整齊，避免阻擋熱輻射，并留出一定的擺放空間（<D），為了保證工件能受到最大的熱輻射；對于不同的工件，除了按最大工件計算保溫時間外，還應(yīng)增加透熱時間。放置間隙時<D時，所得的經(jīng)驗公式為：
T1=T2=T3=0.4G D
式中G為裝爐量(kg)
其它符號具有相同的含義。
另外
小工件(有效厚度)D≤20mm）
或者工件之間的間隙≥D
保溫時間可以減少:
T1=T2=0.1G D
T3=0.3G D
對于大(有效厚度)D≥100mm）
最后的保溫時間可以減少
T1=T2=T3=0.4G 0.6D
③加熱溫度：加熱溫度高，保溫時間可縮短。
3、冷卻時間
①預(yù)冷：對于高溫淬火的中小部件，還注意熱室進入冷室后，淬火前是否預(yù)冷會影響淬火變形。規(guī)則是：熱室進入冷室后，直接進行油冷或氣冷，導(dǎo)致尺寸變化；如果適當(dāng)預(yù)冷，熱處理前尺寸保持不變；但如果預(yù)冷時間過長，工件尺寸會膨脹。一般規(guī)則是有效厚度為20~60mm工件的預(yù)冷時間為0.5~3min 。
據(jù)分析，這是因為不預(yù)冷直接淬火， 零件中的內(nèi)應(yīng)力主要是熱應(yīng)力，因此體積收縮。長期預(yù)冷后淬火時，零件中的內(nèi)應(yīng)力主要是相變應(yīng)力，導(dǎo)致體積膨脹。只有在適當(dāng)?shù)念A(yù)冷時間后，熱應(yīng)力和相變應(yīng)力才能平衡，實現(xiàn)工件尺寸不變。
②氣冷：我們使用的真空爐可以進入2bar將以下氮氣加壓至1000℃下面出爐。計算氣冷時間經(jīng)驗公式如下:
T4=0.2G 0.3D
式中：T4為氣冷時間(min)。
③油冷：淬火油溫度一般控制在60~80℃，工模的出油溫度通?？刂圃?00~200℃。計算油冷時間經(jīng)驗公式如下:
T5=0.02G 0.1D
式中：T5.油中冷卻時間(min)。
此時，工件出爐溫度一般為150℃左右。
4、結(jié)論
①考慮到裝爐量和放置間隙<D時,戳下面
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保溫時間按T1=T2=T3=0.4G D 確定； ②小工件(有效厚度)D≤20mm,且擺放空隙≥D)時,
保溫時間按T1=T2=0.1G D T3=0.3G D 確定； ③大工件(有效厚度)D≥100mm)時， 保溫時間按T1=T2=T3=0.4G 0.6D確定；
④空冷時間按T4=0.2G 0.3D確定； ⑤油冷時間按T5=0.02G 0.1D確定。 每天學(xué)點熱處理
-End-
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