技術簡介
對高精度零件進行光亮熱處理有兩種方法,即真空熱處理和保護熱處理。最先進的方法是真空熱處理。真空熱處理設備投資大,維護困難,操作技術比較複雜,在國內套用尚在‘不斷擴大中。保護熱處理分為塗層保護和氣氛保護。氣氛保護熱處理的工藝多種多樣。有的設備投資大,氣體消耗多,成本高,因此常採用保護氣體箱。
塗層保護熱處理具有投資少,操作簡便,雖然目前國內研製的塗層的自剝性和保護效果還不能令人滿意,價格也較貴,但塗料品種多,工藝成熟,套用廣泛。表面光亮熱處理在各種鋼等材料的淬火、固溶、時效、中間退火、鍛造加熱或熱成型時均可套用。
分類
所謂光亮熱處理有:光亮退火,光亮正火,光亮淬火,光亮回火。
為防止鋼材表面的氧化和脫碳,使其不失去金屬光澤,要在如前所述的保護氣氛中或真空中進行熱處理。
光亮退火一般套用在銀亮鋼棒材(經過拉拔、切削和研磨過的)、薄板或經過精加工等產品的退火上。另外,冷鍛造用的棒材和線材的球化退火等也採用這種方法。光亮正火、淬火和回火等主要適用於產品化了的零件,不適於一般作坯料的鋼材。
塗層保護
1、塗層的一般要求
塗料應耐高溫、抗氧化、穩定,不與零件表面反應,並能防止零件表面在加熱時燒損、脫碳或形成氧化皮。塗料應安全無毒,成本低,操作簡單;塗層在室溫下具有一定強度,操作過程不易脫落,但在一次處理後能自行脫落。
2、塗層成分
一般熱處理塗層多數採用有機材料與無機材料混合配製的方法。這類塗料在常溫下可以通過有機黏結劑組成均勻完整的塗層。在熱處理加熱時,塗層中的有機組分被分解或炭化,而其餘的組分如玻璃、陶瓷等材料則轉變為一層均勻緻密的無機塗層,能隔絕周圍氣氛對金屬的作用。冷卻後,由於塗層與金屬的熱脹係數不同,塗層能自行脫落,從而起到保護被處理金屬表面的作用。
惰性氣體保護
常用惰性氣體有Ar、He。由於N2與鋼幾乎不發生反應,所以N2對於鋼來說是惰性氣體。用惰性氣體保護在光亮狀態下加熱,應特別注意氣體中雜質的種類和數量,氧的體積分數應低於(1~2)X10-6,水分量應在露點-70℃以下。
真空熱處理
真空熱處理的最大優點是能得到良好的光亮面。把金屬放在真空中加熱時,將產生脫氧、油脂分解、氧化物的離解等現象。真空熱處理後可得到光亮的金屬表面。但要注意合金元素蒸發的影響,如不鏽鋼真空熱處理時會產生脫鉻現象,使耐腐蝕性明顯下降。
加熱主要靠輻射,不直接面對發熱體的金屬內部扣熱則只能靠熱傳導。而且冷卻也是輻射冷卻,因此比普通冷卻慢得多。這種特性對
退火還可以,但對一般熱處理則不適用。
近年,由於改進了真空熱處理爐的結構,使淬火成為可能,因此真空熱處理很快得到普及。冷卻方法分氣冷法和汕冷法。氣冷法是在淬火前導入氣體,用風扇強制循環冷卻。一般在循環迴路中設有水冷式熱交換器。由於冷卻氣體的熱傳導率與其分子量的平方根成比例,因此用氫氣冷卻是比較方便的,但拌有危險性。Ar氣不但價高,而且冷卻能力差,實際上使用的是N2。