真空熱處理即真空技術(shù)與熱處理兩個專業(yè)相結(jié)合的綜合技術(shù),是指熱處理工藝的全部和部分是在真空狀態(tài)下進行的。真空熱處理幾乎可實現(xiàn)全部熱處理工藝,如淬火、退火、回火、滲碳、滲鉻、氮化,在淬火工藝中可實現(xiàn)氣淬、油淬、硝鹽淬火、水淬等,它與普通熱處理相比較具有以下優(yōu)點。
1、 不氧化、不脫碳、不增碳對工件內(nèi)部和表面有良好的保護作用
氧化使金屬表面失去金屬光澤,表面粗糙度增加,精度下降,并且鋼表面氧化皮往往是造成淬火軟點和淬火開裂的根源,氧化使鋼件強度降低,其他力學性能下降。而脫碳(見圖1)是指鋼在加熱時表面碳含量降低的現(xiàn)象。
圖1 圖2
一般情況下,鋼的氧化脫碳同時進行,脫碳層由于被氧化,碳含量降低會明顯降低鋼的淬火硬度、耐磨性、及疲勞性能,高速鋼脫碳會降低紅硬性(如圖2)。 而真空熱處理由于金屬是在一定的真空度下加熱,工件避免了與氧氣接觸,工件沒有氧化,無脫碳,可以得到光亮的表面及較好的熱處理質(zhì)量,同時在真空狀態(tài)下,也不會發(fā)生還原反應,也就不會發(fā)生增碳現(xiàn)象。從下面工件表面添加保護劑后與真空淬火時的金相圖比較,可較明顯看到真空熱處理的優(yōu)勢所在。如圖3、圖4所示:
圖3 圖4
圖3 : 40Cr滲碳后淬火、回火處理,馬氏體3級,殘余奧氏體2級,少量顆粒狀碳化物1級,表層及次表層馬氏體組織粗細有別。
圖4 40Cr真空淬火 組織為中碳馬氏體以及少量黑色條狀回火馬氏體。加熱均勻,表面無氧化脫碳。
2、 提高整體機械性能、脫氣和促進金屬表面的凈化作用
真空對液態(tài)金屬有明顯的除氣效果,對固態(tài)金屬中溶解的氣體也有很好的排除作用。金屬中最有害的氣體是氫。采用真空加熱時,可使金屬和合金中的氫迅速降至最低程度,消除氫脆,從
而提高材料的塑性、韌性和疲勞強度,提高了工件的整體機械性能。金屬和合金在真空中加熱時,如果真空度低于相應氧化物的分解壓力,這種氧化物就會發(fā)生分解,形成的游離氧立即被排出真空室,使金屬表面質(zhì)量,進一步改善,甚至使表面達到活化狀態(tài),起到凈化作用。