ویژگی های عملیات حرارتی خلاء

ویژگی های عملیات حرارتی خلاء

در خلاء بالا دارای ویژگی های زیر است:

01

فعالیت شیمیایی یک اتمسفر با خلاء بالا بسیار کم است. در طی عملیات حرارتی خلاء، واکنش‌هایی که در فصل مشترک فاز گاز و فاز جامد رخ می‌دهند، مانند اکسیداسیون، احیا، کربن‌زدایی و کربن‌زدایی، در حدی که تأثیر داشته باشند، انجام نمی‌شوند.

02

اتمسفر خلاء بالا حجم گاز را به سرعت افزایش می دهد، که می تواند باعث شود فلز یا آلیاژ گاز محلول را آزاد کند یا اکسید فلز را تجزیه کند. دقیقاً به دلیل ویژگی های جو با خلاء بالا است که در اتمسفر خلاء بالا، فشار جزئی اکسیژن بسیار کم است و اثر اکسیداسیون سرکوب می شود. بنابراین، برای رسیدن به هدف عدم اکسیداسیون، فشار جزئی اکسیژن باید کمتر از فشار تجزیه اکسید باشد.

عملیات حرارتی روشن یک روش عملیات حرارتی است که می تواند از واکنش اکسیداسیون قطعات فلزی در طول عملیات حرارتی جلوگیری کند و همچنان یک سطح فلزی روشن به دست آورد. عملیات حرارتی روشن همچنین می تواند در یک فضای محافظ و گازهای بی اثر مانند آرگون، هلیوم و نیتروژن انجام شود که همچنین می تواند به هدف و الزامات جلوگیری از اکسیداسیون دست یابد. دقت ابعاد و الزامات عملکرد برای قطعات کاری که نیاز به آسیاب مجدد دارند، می توان حاشیه پردازش قبل از عملیات حرارتی را تا حد زیادی کاهش داد و فرآیند تمیز کردن سطح (مانند ترشی، سندبلاست، شات بلاست و غیره) حذف می شود. بنابراین، عملیات حرارتی خلاء امیدوار کننده ترین روش فرآیند و ایده آل ترین عملیات حرارتی "اتمسفر" است. سهم آن در تجهیزات عملیات حرارتی به بیش از 20 درصد رسیده است، به ویژه در هوانوردی، هوافضا، قطعات الکترونیکی، منسوجات، ابزارآلات و سایر زمینه ها. به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است.

اثر گاززدایی (گاز زدایی) خلاء اثر گاززدایی خلاء به شرح زیر است. گاز زدایی فلز می تواند انعطاف پذیری و استحکام فلز را بهبود بخشد. تحت گرمایش خلاء، مقدار معینی از گاز (هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن و غیره) محلول در قطعه کار فلزی سرریز شده و از سطح فلز گاز زدایی می‌کند که منجر به بهبود انعطاف پذیری و استحکام قطعه کار می‌شود. هرچه دما بالاتر باشد، حرکت مولکولی شدیدتر است، که منجر به ترویج انتشار گاز محلول در فلز به سطح می‌شود، به طوری که درجه خلاء افزایش می‌یابد و هر چه فشار هوا کمتر باشد، مساعد است. به سرریز گاز منتشر شده روی سطح فلز.

در فرآیند ذوب مواد فلزی، فلزات مایع H2، O2، N2، CO و سایر گازها را جذب می کنند. با توجه به اینکه حلالیت فلز در برابر گازهای فوق با افزایش دما افزایش می یابد، هنگامی که فلز مایع در شمش های فولادی سرد می شود، حلالیت گاز در فلز کاهش می یابد، اما به دلیل سرعت سرد شدن بیش از حد، گاز را نمی توان به طور کامل سرریز کرد (آزاد شد)، اما در داخل فلز جامد باقی می ماند و باعث ایجاد نقص های متالورژیکی مانند منافذ و لکه های سفید (که توسط H2 ایجاد می شود) یا به طور جامد در فلز در حالت اتمی و یونی حل می شود.

علاوه بر این، در فرآیند پردازش حرارتی آهنگری فلز، عملیات حرارتی، ترشی، لحیم کاری و غیره، گاز ناگزیر دوباره جذب می شود. در این زمان، مقاومت، رسانش گرما، مغناطش، سختی، نقطه تسلیم، حد مقاومت، ازدیاد طول، انقباض مقطع، چقرمگی ضربه، چقرمگی شکست و سایر خواص مکانیکی و فیزیکی فلز تحت تاثیر قرار می‌گیرد، بنابراین محتوای گاز را کنترل کنید. مواد خام در فرآیند متالورژی، بلکه سعی کنید گاز جذب شده در فرآیند پردازش حرارتی و غیره را از بین ببرید یا با بهبود جریان فرآیند از جذب گاز جلوگیری کنید.

سرعت انتشار مولکول های گاز در فاز جامد اغلب سرعت گاززدایی را تعیین می کند. دلیل اینکه گاز زدایی خلاء می تواند گاز داخل فلز را حذف کند این است که گاز موجود در فلز را می توان در شرایط فشار منفی حذف کرد، بنابراین وضعیت خلاء در کوره بر سرعت و اثر گاز زدایی خلاء تأثیر می گذارد. عامل دیگری که گاز زدایی را تعیین می کند. اثر دما در کوره است. هر چه دما بالاتر باشد، اثر گاز زدایی بهتر است. عامل سوم زمان است. هر چه زمان گاززدایی طولانی تر باشد، اثر گاز زدایی بهتر است. با در نظر گرفتن تأثیر عواملی مانند ضخیم شدن دانه ها و انتقال فاز فلزی، دما نمی تواند خیلی زیاد شود. برای مواد فلزی با انتقال فاز مانند فولاد، گاز زدایی خلاء در دمای نزدیک به نقطه انتقال فاز بهترین اثر را دارد. دلیل آن این است که ماده فلزی حلالیت گاز را در طول انتقال فاز کاهش می دهد یا به دلیل تغییر شبکه در طول انتقال فاز، منجر به مهاجرت اتم های گاز می شود.

در مقایسه با عملیات حرارتی معمولی، خواص مکانیکی (به ویژه انعطاف پذیری و چقرمگی) قطعات فلزی پس از عملیات حرارتی خلاء به طور قابل توجهی افزایش یافته است. دلیل آن این است که عملیات حرارتی خلاء اثر گاز زدایی خوبی دارد. از تصفیه سطح و چربی زدایی برای گرم کردن قطعه کار در حالت خلاء استفاده می شود. لایه اکسید، زنگ خفیف، نیتریدها، هیدریدها و غیره روی سطح کاهش، تجزیه یا تبخیر شده و ناپدید می شوند، به طوری که فلز سطح صافی به دست می آورد. این یکی از ویژگی های عملیات حرارتی خلاء است.

واکنش اکسیداسیون یک فلز یک واکنش برگشت پذیر است. هنگامی که فلز گرم می شود، این که آیا یک واکنش اکسیداسیون ایجاد می کند یا یک واکنش تجزیه اکسید به رابطه بین فشار جزئی اکسیژن در اتمسفر گرمایشی و فشار تجزیه اکسید بستگی دارد.

فشار تجزیه اکسیژن فشار جزئی اکسیژن است که پس از تجزیه اکسیدها به تعادل می رسد. اگر فشار تجزیه اکسیژن بیشتر از فشار جزئی اکسیژن باشد، اکسید تجزیه می شود و اکسیژن تولید شده آزاد می شود. آنچه باقی می ماند سطح تمیز فلز است که به اثر خالص سازی سطح فلز دست می یابد. اکسیژن باقیمانده بسیار کمی در خلاء وجود دارد و فشار جزئی اکسیژن بسیار کم است. هر چه درجه خلاء بیشتر باشد، فشار جزئی اکسیژن کمتر است که از فشار تجزیه اکسید کمتر است. واکنش به سمت راست ادامه می یابد، بنابراین خلاء شرایط تجزیه اکسید فلز را هنگام گرم شدن فراهم می کند.

علاوه بر این، با این فرض که فشار جزئی اکسیژن در کوره بسیار کم است، اکسیدهای فلزی را می توان به ساب اکسیدها تجزیه کرد که به راحتی در حرارت خلاء تصعید و تبخیر می شوند. موادی که به سطح قطعه کار می چسبند عمدتاً لکه های روغنی هستند. و غیره که ترکیبات کربن، هیدروژن و اکسیژن هستند. فشار بخار بالاست. آنها به راحتی فرار یا در طول فرآیند گرمایش خلاء تجزیه می شوند و توسط پمپ خلاء برای تمیز کردن سطح قطعه کار پمپ می شوند. اثر.

لازم به ذکر است که وقتی اکسید روی سطح فلز در خلاء گرم می شود، ممکن است با انتشار از داخل ماده فلزی به H2 و C نیز واکنش داده و اکسید روی سطح فلز را کاهش دهد. در فرآیند تجزیه از اکسیدها، همچنین با حذف مواد آلی مانند روغن ها و چربی ها همراه است. یعنی بدون تمیز کردن خاصی برای حذف مواد آلی روی سطح، سطح قطعه کار نیز می تواند سطح روشنی داشته باشد. دلیل آن این است که این روغن ها و روان کننده ها آلیفاتیک هستند و ترکیباتی از کربن، هیدروژن و اکسیژن هستند. فشار تجزیه زیاد است، بنابراین به راحتی می توان آن را به هیدروژن، بخار آب، دی اکسید کربن و گازهای دیگر تجزیه کرد، زمانی که در خلاء گرم می شود و سپس توسط پمپ خلاء پمپ می شود، هیچ واکنشی با سطح قطعات نخواهد داشت. در دماهای بالا، و هنوز هم می توان یک سطح تمیز غیر اکسید کننده و غیر خورنده به دست آورد. اثر خالص سازی خلاء فعالیت سطح فلز را افزایش می دهد و منجر به اتم های C، N، Cr، Si و سایر اتم ها می شود که سرعت کربوری شدن، نیترید شدن و هم نفوذ نیتروژن-کربن را تسریع می کند و لایه نفوذ بیشتر می شود. لباس فرم.

تبخیر خلاء هنگامی که قطعه کار در کوره خلاء گرم می شود، رطوبت موجود در کوره و نیتروژن، اکسیژن و مونوکسید کربن موجود در هوا تبخیر و در دماهای پایین پخش می شود. بالاتر از 800 درجه، گازهای تجزیه هیدروژن، نیتروژن و اکسید از سطح قطعه کار آزاد می شوند تا اثر گاز زدایی سطح را تکمیل کنند و تبخیر ایجاد شده در اثر تجزیه حرارتی و فرار باعث روشن شدن سطح فلز می شود. این ویژگی عملیات حرارتی خلاء است. فرآیند پوشش خلاء از این اصل استفاده می کند تا شیشه های پوشش داده شده را در دهه 1990 در کاربردهای تجاری قرار دهد.

یکی دیگر از ویژگی های عملیات حرارتی خلاء تبخیر عناصر سطح فلز است. این در عملیات حرارتی فولاد قالبی با کروم بالا یا فولاد ضد زنگ کروم منعکس می شود. پس از عملیات حرارتی، قطعات به یکدیگر یا بین قطعات و سبد مواد (ابزار) چسبانده می شوند. سطح آن شبیه پوست پرتقال و بسیار زبر است. در عین حال، مقاومت در برابر خوردگی به طور قابل توجهی کاهش می یابد. این نقطه ضعف عملیات حرارتی خلاء - تبخیر فلز است. در مورد تبخیر فلز، فشار تعادلی (فشار بخار) بخاری که بر روی سطح فلز اثر می کند متفاوت است. اگر دما زیاد باشد، فشار بخار زیاد است و تبخیر فلز جامد زیاد است. اگر دما کم باشد، بخار فشار کم است. اگر دما معین باشد، فشار بخار مقدار مشخصی دارد. هنگامی که فشار خارجی کمتر از فشار بخار در آن دما باشد، فلز تبخیر می‌شود (تعید). با فشار بخار فلز، تبخیر آن آسان تر است.

مشاهده می شود که فشار بخار فلزات مختلف متفاوت است. با توجه به جنس قطعه کار، باید به مشکل تبخیر توجه کامل داشت، یعنی با توجه به فشار بخار و دمای گرمایش عناصر آلیاژی قطعه کار در طول عملیات حرارتی، درجه خلاء مناسب باید به طور منطقی انتخاب شود. برای جلوگیری از تبخیر عناصر آلیاژی سطح.

عناصر پرمصرف در فولاد مانند منگنز، نیکل، کو و کروم و همچنین عناصری مانند روی، سرب و مس که اجزای اصلی فلزات غیرآهنی هستند، فشار بخار بالایی دارند. هنگامی که در خلاء گرم می شود، تولید تبخیر خلاء آسان است و باعث می شود قطعه کار (یا ابزار) به یکدیگر بچسبد. در واقع، تناظر خاصی بین فشار بخار و دمای گرمایش وجود دارد. تا زمانی که درجه خلاء به طور مناسب انتخاب شود، می توان از تبخیر عناصر آلیاژی جلوگیری کرد.

علاوه بر این، هنگام گرمایش خلاء، می توان انواع مواد فلزی را در نظر گرفت و گازهای بی اثر با خلوص بالا (یعنی باد معکوس مانند نیتروژن با خلوص بالا، آرگون با خلوص بالا و غیره) را می توان در دمای معین وارد کرد. برای تنظیم درجه خلاء در کوره، و از گرمایش با خلاء کم می توان برای جلوگیری از تبخیر عناصر آلیاژی روی سطح قطعه کار استفاده کرد. این معیار برای فولادهای ابزار با سرعت بالا، فولادهای پر آلیاژ و سایر قطعات کار موثرتر است.