Características del tratamiento térmico al vacío

Características del tratamiento térmico al vacío

En alto vacío tiene las siguientes características:

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La actividad química de una atmósfera de alto vacío es extremadamente baja. Durante el tratamiento térmico al vacío, las reacciones que ocurren en la interfaz de la fase gaseosa y la fase sólida, tales como oxidación, reducción, descarbonización y carburación, no se llevarán a cabo en la medida en que tengan un impacto;

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La atmósfera de alto vacío aumenta el volumen del gas muy rápidamente, lo que puede provocar que el metal o la aleación liberen gas disuelto o descompongan el óxido metálico. Es precisamente debido a las características de la atmósfera de alto vacío que en la atmósfera de alto vacío, la presión parcial de oxígeno es muy baja y se suprime el efecto de oxidación. Por lo tanto, para lograr el propósito de no oxidación, la presión parcial de oxígeno debe ser menor que la presión de descomposición del óxido.

El tratamiento térmico brillante es un método de tratamiento térmico que puede prevenir la reacción de oxidación de las piezas de metal durante el tratamiento térmico y aún así obtener una superficie metálica brillante. El tratamiento térmico brillante también se puede llevar a cabo en una atmósfera protectora y gases inertes como argón, helio y nitrógeno, que también pueden lograr el propósito y los requisitos de prevenir la oxidación. El tratamiento térmico al vacío puede lograr que todos los materiales metálicos mantengan el acabado superficial original, precisión dimensional y requisitos de rendimiento. Para las piezas de trabajo que deben rectificarse nuevamente, el margen de procesamiento antes del tratamiento térmico se puede reducir considerablemente y se elimina el proceso de limpieza de la superficie (como decapado, arenado, granallado, etc.). Por lo tanto, el tratamiento térmico al vacío es el método de proceso más prometedor y la "atmósfera" de tratamiento térmico más ideal. Su participación en equipos de tratamiento térmico ha alcanzado más del 20 por ciento, especialmente en aviación, aeroespacial, componentes electrónicos, textiles, herramientas y otros campos. Ha sido ampliamente utilizado.

El efecto de desgasificación (desgasificación) del vacío El efecto de desgasificación del vacío es el siguiente. La desgasificación de metales puede mejorar la plasticidad y la resistencia del metal. Bajo el calentamiento al vacío, una cierta cantidad de gas (hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, etc.) disuelto en la pieza de trabajo de metal se desbordará y se desgasificará de la superficie del metal, lo que conduce a mejorar la plasticidad y la resistencia de la pieza de trabajo. Cuanto mayor sea la temperatura, más intenso será el movimiento molecular, que es más propicio para promover la difusión del gas disuelto en el metal a la superficie, de modo que aumente el grado de vacío, y cuanto menor sea la presión del aire, es propicio al desbordamiento del gas difundido sobre la superficie metálica.

En el proceso de fundición de materiales metálicos, los metales líquidos absorben H2, O2, N2, CO y otros gases. Teniendo en cuenta que la solubilidad del metal en los gases anteriores aumenta con el aumento de la temperatura, cuando el metal líquido se enfría en lingotes de acero, la solubilidad del gas en el metal disminuye, pero debido a que la velocidad de enfriamiento es demasiado rápida, el gas no puede rebosar (liberarse) por completo, sino que permanece dentro del metal sólido, generando defectos metalúrgicos como poros y manchas blancas (formadas por H2) o disolviéndose sólidamente en el metal en estado atómico e iónico.

Además, en el proceso de procesamiento térmico de forjado de metales, tratamiento térmico, decapado, soldadura fuerte, etc., inevitablemente se reabsorberá el gas. En este momento, la resistencia, la conducción de calor, la magnetización, la dureza, el límite elástico, el límite de resistencia, el alargamiento, la contracción de la sección transversal, la resistencia al impacto, la resistencia a la fractura y otras propiedades mecánicas y físicas del metal se ven afectadas, por lo tanto, controle el contenido de gas de materias primas en el proceso metalúrgico, pero también tratar de eliminar el gas absorbido en el proceso de procesamiento térmico, etc., o mejorando el flujo del proceso para evitar la absorción de gas.

La velocidad de difusión de las moléculas de gas en la fase sólida a menudo determina la velocidad de desgasificación. La razón por la que la desgasificación al vacío puede eliminar el gas del interior del metal es que el gas del metal se puede eliminar en condiciones de presión negativa, por lo que el estado del vacío en el horno afecta la velocidad y el efecto de la desgasificación al vacío. Otro factor que determina la desgasificación efecto es la temperatura en el horno. Cuanto mayor sea la temperatura, mejor será el efecto de desgasificación. El tercer factor es el tiempo. Cuanto mayor sea el tiempo de desgasificación, mejor será el efecto de desgasificación. Teniendo en cuenta la influencia de factores como el espesamiento del grano y la transición de fase metálica, la temperatura no puede aumentar demasiado. Para materiales metálicos con transición de fase como el acero, la desgasificación al vacío a la temperatura cercana al punto de transición de fase tiene el mejor efecto. La razón es que el material metálico reduce la solubilidad del gas durante la transición de fase o conduce a la migración de átomos de gas debido a los cambios de red durante la transición de fase.

En comparación con el tratamiento térmico convencional, las propiedades mecánicas (especialmente plasticidad y tenacidad) de las piezas de trabajo de material metálico después del tratamiento térmico al vacío han aumentado significativamente. La razón es que el tratamiento térmico al vacío tiene un buen efecto de desgasificación. La purificación de la superficie y el desengrasado se utilizan para calentar la pieza de trabajo en un estado de vacío. La película de óxido, herrumbre ligera, nitruros, hidruros, etc. de la superficie se reducen, descomponen o evaporan y desaparecen, de manera que el metal adquiere una superficie lisa. Esta es una característica del tratamiento térmico al vacío.

La reacción de oxidación de un metal es una reacción reversible. Cuando el metal se calienta, si se produce una reacción de oxidación o una reacción de descomposición del óxido depende de la relación entre la presión parcial de oxígeno en la atmósfera de calentamiento y la presión de descomposición del óxido.

La presión de descomposición del oxígeno es la presión parcial de oxígeno producida después de que la descomposición de los óxidos alcanza el equilibrio. Si la presión de descomposición del oxígeno es mayor que la presión parcial del oxígeno, el óxido se descompone y se libera el oxígeno producido. Lo que queda es la superficie limpia del metal, que logra el efecto de purificar la superficie del metal. Hay muy poco oxígeno residual en el vacío y la presión parcial de oxígeno es muy baja. Cuanto mayor sea el grado de vacío, menor será la presión parcial de oxígeno, que es menor que la presión de descomposición del óxido. La reacción avanza hacia la derecha, por lo que el vacío proporciona las condiciones de descomposición del óxido metálico cuando se calienta.

Además, bajo la premisa de que la presión parcial de oxígeno en el horno es muy baja, los óxidos metálicos pueden descomponerse en subóxidos, que se subliman y volatilizan fácilmente en el calentamiento al vacío. Las sustancias que se adhieren a la superficie de la pieza son principalmente manchas de aceite. , etc., que son compuestos de carbono, hidrógeno y oxígeno. La presión de vapor es alta. Son fácilmente volátiles o se descomponen durante el proceso de calentamiento al vacío y la bomba de vacío los extrae para purificar la superficie de la pieza de trabajo. Efecto.

Cabe señalar que cuando el óxido de la superficie metálica se calienta en el vacío, también puede reaccionar con la difusión desde el interior del material metálico a H2 y C, reduciendo el óxido de la superficie metálica. En proceso de descomposición de óxidos, va acompañada también de la eliminación de sustancias orgánicas como aceites y grasas. Es decir, sin una limpieza especial para eliminar las sustancias orgánicas de la superficie, la superficie de la pieza de trabajo también puede tener una superficie brillante. La razón es que estos aceites y lubricantes son alifáticos y son compuestos de carbono, hidrógeno y oxígeno. La presión de descomposición es alta, por lo que es fácil descomponerse en hidrógeno, vapor de agua, dióxido de carbono y otros gases cuando se calienta en el vacío y luego se bombea con una bomba de vacío, no tendrá ninguna reacción con la superficie de las piezas. a altas temperaturas, y todavía se puede obtener una superficie limpia no oxidante y no corrosiva. El efecto de purificación del vacío mejora la actividad de la superficie del metal y conduce a la La absorción de C, N, Cr, Si y otros átomos acelera las tasas de carburización, nitruración y coinfiltración de nitrógeno y carbono, y la capa de infiltración es más uniforme.

Evaporación del vacío Cuando la pieza de trabajo se calienta en un horno de vacío, la humedad del horno y el nitrógeno, el oxígeno y el monóxido de carbono del aire se evaporan y disipan a bajas temperaturas. Por encima de 800 grados, los gases de descomposición de hidrógeno, nitrógeno y óxido se liberarán de la superficie de la pieza de trabajo para completar el efecto de desgasificación de la superficie, y la evaporación formada por la descomposición térmica y el escape hacen que la superficie metálica brille. Esta es la característica del tratamiento térmico al vacío. El proceso de revestimiento al vacío utiliza este principio para hacer que el vidrio revestido se ponga en aplicaciones comerciales en la década de 1990.

Otra característica del tratamiento térmico al vacío es la evaporación de elementos superficiales metálicos. Esto se refleja en el tratamiento térmico del acero troquelado para trabajo en frío con alto contenido de cromo o del acero inoxidable al cromo. Después del tratamiento térmico, las piezas se unen entre sí o entre las piezas y la cesta de material (utillaje). La superficie es similar a la piel de naranja y muy rugosa. Al mismo tiempo, la resistencia a la corrosión se reduce significativamente. Esta es la desventaja del tratamiento térmico al vacío: la evaporación del metal. Con respecto a la evaporación del metal, la presión de equilibrio (presión de vapor) del vapor que actúa sobre la superficie del metal es diferente. Si la temperatura es alta, la presión de vapor es alta y la evaporación del metal sólido es grande; si la temperatura es baja, la presión del vapor es baja. Si la temperatura es cierta, la presión de vapor tiene un valor determinado. Cuando la presión externa es menor que la presión de vapor a esa temperatura, el metal se evaporará (sublimará). Cuanto menor sea la presión externa, es decir, cuanto mayor sea el grado de vacío, más fácil será la evaporación y, de manera similar, mayor será el grado de vacío. la presión de vapor del metal, más fácil es que se evapore.

Se puede ver que la presión de vapor de diferentes metales es diferente. De acuerdo con el material de la pieza de trabajo, se debe prestar toda la atención al problema de la evaporación, es decir, de acuerdo con la presión de vapor y la temperatura de calentamiento de los elementos de aleación de la pieza de trabajo tratada durante el tratamiento térmico, se debe seleccionar razonablemente el grado apropiado de vacío. para evitar la evaporación de los elementos de aleación de la superficie.

Los elementos comúnmente utilizados en acero como Mn, Ni, Co y Cr, así como elementos como Zn, Pb y Cu, que son los principales componentes de los metales no ferrosos, tienen una alta presión de vapor. Cuando se calienta al vacío, es fácil producir evaporación al vacío y hacer que la pieza de trabajo (o la herramienta) se adhiera entre sí. De hecho, existe una cierta correspondencia entre la presión de vapor y la temperatura de calentamiento. Siempre que el grado de vacío se seleccione adecuadamente, se puede evitar la evaporación de los elementos de aleación.

Además, cuando se calienta al vacío, se pueden considerar los tipos de materiales metálicos y se pueden introducir gases inertes de alta pureza (es decir, inflación inversa como nitrógeno de alta pureza, argón de alta pureza, etc.) a una temperatura determinada para ajustar el grado de vacío en el horno, y se puede usar calentamiento de bajo vacío para evitar la evaporación de elementos de aleación en la superficie de la pieza de trabajo. Esta medida es más efectiva para aceros para herramientas de alta velocidad, aceros de alta aleación y otras piezas de trabajo.