Caractéristiques du traitement thermique sous vide

Caractéristiques du traitement thermique sous vide

Dans le vide poussé, il présente les caractéristiques suivantes :

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L'activité chimique d'une atmosphère de vide poussé est extrêmement faible. Lors du traitement thermique sous vide, les réactions qui se produisent à l'interface de la phase gazeuse et de la phase solide, telles que l'oxydation, la réduction, la décarbonatation et la carburation, ne seront pas réalisées dans la mesure où elles ont un impact.

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L'atmosphère de vide poussé augmente très rapidement le volume du gaz, ce qui peut amener le métal ou l'alliage à libérer du gaz dissous ou à décomposer l'oxyde métallique. C'est précisément à cause des caractéristiques de l'atmosphère de vide poussé que dans l'atmosphère de vide poussé, la pression partielle d'oxygène est très faible et l'effet d'oxydation est supprimé. Par conséquent, afin d'atteindre l'objectif de non-oxydation, la pression partielle d'oxygène doit être inférieure à la pression de décomposition de l'oxyde.

Le traitement thermique brillant est une méthode de traitement thermique qui peut empêcher la réaction d'oxydation des pièces métalliques pendant le traitement thermique tout en obtenant une surface métallique brillante. Un traitement thermique brillant peut également être effectué dans une atmosphère protectrice et des gaz inertes tels que l'argon, l'hélium et l'azote, qui peuvent également atteindre l'objectif et les exigences de prévention de l'oxydation. Le traitement thermique sous vide peut atteindre tous les matériaux métalliques pour maintenir la finition de surface d'origine, précision dimensionnelle et exigences de performance. Pour les pièces qui doivent être rectifiées à nouveau, la marge de traitement avant le traitement thermique peut être considérablement réduite et le processus de nettoyage de surface (tel que le décapage, le sablage, le grenaillage, etc.) est éliminé. Par conséquent, le traitement thermique sous vide est la méthode de traitement la plus prometteuse et "l'atmosphère" de traitement thermique la plus idéale. Sa part dans les équipements de traitement thermique a atteint plus de 20%, en particulier dans l'aviation, l'aérospatiale, les composants électroniques, les textiles, l'outillage et d'autres domaines. Il a été largement utilisé.

L'effet de dégazage (dégazage) du vide L'effet de dégazage du vide est le suivant. Le dégazage du métal peut améliorer la plasticité et la résistance du métal. Sous chauffage sous vide, une certaine quantité de gaz (hydrogène, oxygène, azote, etc.) dissous dans la pièce métallique débordera et dégazera de la surface métallique, ce qui est propice à l'amélioration de la plasticité et de la résistance de la pièce. Plus la température est élevée, plus le mouvement moléculaire est intense, ce qui est plus propice à favoriser la diffusion du gaz dissous dans le métal vers la surface, de sorte que le degré de vide est augmenté, et plus la pression d'air est faible, il est propice au débordement du gaz diffusé sur la surface métallique.

Dans le processus de fusion des matériaux métalliques, les métaux liquides absorbent H2, O2, N2, CO et d'autres gaz. Tenant compte du fait que la solubilité du métal dans les gaz ci-dessus augmente avec l'augmentation de la température, lorsque le métal liquide est refroidi dans des lingots d'acier, la solubilité du gaz dans le métal diminue, mais en raison de la vitesse de refroidissement trop rapide, le gaz ne peut pas être complètement débordé (libéré), mais reste à l'intérieur du métal solide, générant des défauts métallurgiques tels que des pores et des taches blanches (formés par H2) ou se dissolvant solidement dans le métal à l'état atomique et ionique.

De plus, dans le processus de traitement thermique du forgeage des métaux, du traitement thermique, du décapage, du brasage, etc., le gaz sera inévitablement réabsorbé. À ce moment, la résistance, la conduction thermique, la magnétisation, la dureté, la limite d'élasticité, la limite de résistance, l'allongement, le retrait de la section transversale, la ténacité aux chocs, la ténacité à la rupture et d'autres propriétés mécaniques et physiques du métal sont affectés, alors contrôlez la teneur en gaz de matières premières dans le processus métallurgique, mais aussi essayer d'éliminer le gaz absorbé dans le processus de traitement thermique, etc., ou en améliorant le flux de processus pour empêcher l'absorption de gaz.

La vitesse de diffusion des molécules de gaz dans la phase solide détermine souvent la vitesse de dégazage. La raison pour laquelle le dégazage sous vide peut éliminer le gaz à l'intérieur du métal est que le gaz dans le métal peut être éliminé dans des conditions de pression négative, de sorte que l'état de vide dans le four affecte la vitesse et l'effet du dégazage sous vide. Un autre facteur qui détermine le dégazage effet est la température dans le four. Plus la température est élevée, meilleur est l'effet de dégazage. Le troisième facteur est le temps. Plus le temps de dégazage est long, meilleur est l'effet de dégazage. Compte tenu de l'influence de facteurs tels que l'épaississement des grains et la transition de phase métallique, la température ne peut pas monter trop haut. Pour les matériaux métalliques à transition de phase tels que l'acier, le dégazage sous vide à la température proche du point de transition de phase a le meilleur effet. La raison en est que le matériau métallique réduit la solubilité du gaz pendant la transition de phase ou est propice à la migration des atomes de gaz en raison des changements de réseau pendant la transition de phase.

Par rapport au traitement thermique conventionnel, les propriétés mécaniques (en particulier la plasticité et la ténacité) des pièces en matériau métallique après traitement thermique sous vide ont considérablement augmenté. La raison en est que le traitement thermique sous vide a un bon effet de dégazage. La purification de surface et le dégraissage sont utilisés pour chauffer la pièce dans un état de vide. Le film d'oxyde, la légère rouille, les nitrures, les hydrures, etc. à la surface sont réduits, décomposés ou évaporés et disparaissent, de sorte que le métal obtient une surface lisse. C'est une caractéristique du traitement thermique sous vide.

La réaction d'oxydation d'un métal est une réaction réversible. Lorsque le métal est chauffé, qu'il produise une réaction d'oxydation ou une réaction de décomposition d'oxyde dépend de la relation entre la pression partielle d'oxygène dans l'atmosphère de chauffage et la pression de décomposition de l'oxyde.

La pression de décomposition de l'oxygène est la pression partielle d'oxygène produite après que la décomposition des oxydes ait atteint l'équilibre. Si la pression de décomposition de l'oxygène est supérieure à la pression partielle d'oxygène, l'oxyde se décompose et l'oxygène produit est libéré. Ce qui reste est la surface propre du métal, qui a pour effet de purifier la surface du métal. Il y a très peu d'oxygène résiduel dans le vide et la pression partielle d'oxygène est très faible. Plus le degré de vide est élevé, plus la pression partielle d'oxygène est faible, qui est inférieure à la pression de décomposition de l'oxyde. La réaction se déroule vers la droite, de sorte que le vide fournit les conditions de décomposition de l'oxyde métallique lorsqu'il est chauffé.

De plus, en partant du principe que la pression partielle d'oxygène dans le four est très faible, les oxydes métalliques peuvent être décomposés en sous-oxydes, qui sont facilement sublimés et volatilisés lors du chauffage sous vide. Les substances qui adhèrent à la surface de la pièce sont principalement des taches d'huile. , etc., qui sont des composés de carbone, d'hydrogène et d'oxygène. La pression de vapeur est élevée. Ils sont facilement volatils ou se décomposent pendant le processus de chauffage sous vide et sont pompés par la pompe à vide pour purifier la surface de la pièce. Effet.

Il convient de noter que lorsque l'oxyde sur la surface métallique est chauffé sous vide, il peut également réagir avec la diffusion de l'intérieur du matériau métallique vers H2 et C, réduisant l'oxyde sur la surface métallique. En cours de décomposition des oxydes, elle s'accompagne également de l'élimination des substances organiques telles que les huiles et les graisses. Autrement dit, sans nettoyage spécial pour éliminer les substances organiques sur la surface, la surface de la pièce peut également avoir une surface brillante. La raison en est que ces huiles et lubrifiants sont aliphatiques et sont des composés de carbone, d'hydrogène et d'oxygène. La pression de décomposition est élevée, il est donc facile de se décomposer en hydrogène, vapeur d'eau, dioxyde de carbone et autres gaz lorsqu'il est chauffé sous vide, puis pompé par une pompe à vide, il n'aura aucune réaction avec la surface des pièces à des températures élevées, et une surface propre non oxydante et non corrosive peut encore être obtenue. L'effet de purification du vide améliore l'activité de surface du métal et est propice à l'absorption de C, N, Cr, Si et d'autres atomes accélère les taux de carburation, de nitruration et de co-infiltration azote-carbone, et la couche d'infiltration est plus uniforme.

Évaporation du vide Lorsque la pièce est chauffée dans un four sous vide, l'humidité dans le four et l'azote, l'oxygène et le monoxyde de carbone dans l'air s'évaporent et se dissipent à basse température. Au-dessus de 800 degrés, des gaz de décomposition d'hydrogène, d'azote et d'oxyde seront libérés de la surface de la pièce pour compléter l'effet de dégazage de surface, et l'évaporation formée par la décomposition thermique et la fuite rend la surface métallique brillante. C'est la caractéristique du traitement thermique sous vide. Le procédé de revêtement sous vide utilise ce principe pour rendre le verre à couches mis en applications commerciales dans les années 1990.

Une autre caractéristique du traitement thermique sous vide est l'évaporation des éléments de surface métalliques. Cela se reflète dans le traitement thermique de l'acier de matrice pour travail à froid à haute teneur en chrome ou de l'acier inoxydable au chrome. Après le traitement thermique, les pièces sont collées entre elles, ou entre les pièces et le panier matière (outillage). La surface ressemble à une peau d'orange et est très rugueuse. Dans le même temps, la résistance à la corrosion est considérablement réduite. C'est l'inconvénient du traitement thermique sous vide-évaporation du métal. En ce qui concerne l'évaporation du métal, la pression d'équilibre (pression de vapeur) de la vapeur agissant sur la surface du métal est différente. Si la température est élevée, la pression de vapeur est élevée et l'évaporation du métal solide est importante. si la température est basse, la vapeur La pression est basse. Si la température est certaine, la pression de vapeur a une certaine valeur. Lorsque la pression externe est inférieure à la pression de vapeur à cette température, le métal s'évapore (se sublime). Plus la pression externe est faible, c'est-à-dire plus le degré de vide est élevé, plus il est facile de s'évaporer et, de même, plus la pression de vapeur du métal, plus il est facile de s'évaporer.

On peut voir que la pression de vapeur de différents métaux est différente. Selon le matériau de la pièce, une attention particulière doit être accordée au problème d'évaporation, c'est-à-dire qu'en fonction de la pression de vapeur et de la température de chauffage des éléments d'alliage de la pièce traitée pendant le traitement thermique, le degré de vide approprié doit être raisonnablement sélectionné pour empêcher l'évaporation des éléments d'alliage de surface.

Les éléments couramment utilisés dans l'acier tels que Mn, Ni, Co et Cr, ainsi que des éléments tels que Zn, Pb et Cu, qui sont les principaux composants des métaux non ferreux, ont une pression de vapeur élevée. Lorsqu'il est chauffé sous vide, il est facile de produire une évaporation sous vide et de faire coller la pièce (ou l'outillage) l'une à l'autre. En fait, il existe une certaine correspondance entre la pression de vapeur et la température de chauffage. Tant que le degré de vide est sélectionné de manière appropriée, l'évaporation des éléments d'alliage peut être empêchée.

De plus, lors du chauffage sous vide, les types de matériaux métalliques peuvent être pris en compte et des gaz inertes de haute pureté (c'est-à-dire un gonflage inversé tel que l'azote de haute pureté, l'argon de haute pureté, etc.) peuvent être introduits à une certaine température. pour ajuster le degré de vide dans le four, et un chauffage à faible vide peut être utilisé pour empêcher l'évaporation des éléments d'alliage à la surface de la pièce. Cette mesure est plus efficace pour les aciers à outils rapides, les aciers fortement alliés et d'autres pièces.