金屬材料的熱處理加熱通常是在常壓條件下進行的,而真空熱處理時,工件是在真空(負壓)空間中實施加熱的,在環境壓力發生變化時伴隨對材料相變規律的影響以及熱處理工藝的變化如下;
1.金屬在真空狀態下的相變特點
研究表明.壓強每增加1000MPa(9870atm),鐵碳合金的Ms點僅下降40°C,在一個大氣壓范圍內的變化,也僅使Ms點產生0.004°C的變化。因而可以推論,要與大氣壓只差0.1 MPa范圍內的真空下,完全可以根據常壓下固態相變的原理,參參考常奢下組織轉變的數據來制定真空熱處理工藝規范
2.模具真空熱處理設備應用狀況
模具真空熱處理設備指的就是真空熱處理爐,真空熱處理爐在上世紀20年代才出現,至今已半個多世紀,60年代由于石墨材料的廣泛應用,加之宇航、電子等工業的迫切需要,使真空熱處理爐得以迅速發展,出現了各種類型的真空爐,從數量、性能、應用上得到提高和發展,并不斷向自動化、大型化、連續化方向發展。目前,生產真空爐,并提供真空熱處理的廠家很多。在美國較大工廠的熱處理車間都有真空爐,可接受真空熱處理的廠家有幾百家。日本、德國、英國、法國、意大利等國也是真空熱處理爐較發達的國家,如日本的海斯公司、德國的愛德華真空公司、英國的托瓦斯公司。
我國真空熱處理爐發展速度更為可觀,雖然所占的比例還很低,但從無到有,近20多年來,可生產真空熱處理爐的廠家有30多家,主要有北京首都機械廠、西安電爐研究所、北京機電所、沈陽真空研究所、黔江機械廠、上海電爐廠、北京華翔公司及北京電爐廠等,已生產各種真空熱處理爐近千臺。加之各用戶廠自行研制使用真空爐大約200臺,進口的真空熱處理爐大約150多臺,總計有近1500臺,占熱處理爐的1.2~2.2。從事科研、模具設計制造、管理、工藝應用、爐子使用維護的科研人才大約有2500~3000人。
3.常用模具真空熱處理工藝3.1低壓(真空)滲碳技術和常規氣體滲碳相比,低壓滲碳具有一系列優點,諸如在滲層中不會出現內氧化和反常組織。工件表面光亮、滲速快,易于實現離子滲碳和高溫滲碳,進一步提高滲速。
低壓滲碳后再施行高壓氣淬,可使滲碳淬火的鋼件畸變減到最低程度。近幾年陸續問世的半連續和連續式低壓滲碳爐以及滲碳淬火回水連續式生產線為推廣低壓滲碳技術創造了良好條件。
由于采用滲碳氣體的特種噴射入爐機構和把通入的氣體壓力降低到1×10-4MPa以下,以及施行脈沖供氣方式,爐中和工件表面積存炭黑現象已不復存在。目前的低壓滲碳技術能保證滲層深度在0.6mm情況下,滲層均勻度在0.1mm以內。
低壓滲碳時,不存在滲碳氣體和鋼件的平衡反應,鋼件在高溫下處于碳氫化合物氣體中,數分鐘內表面即可達到很高的含碳量,從而增大工藝控制的難度。目前,生產中仍采用在不同溫度和氣壓條件下碳傳遞速度的試驗測定數據來控制。這些數據存儲在數據庫和有關碳滲入和擴散的計算機程序中。當計算的鋼件表面含碳量達到奧氏體的飽和極限時,控制系統就中止滲碳(強滲)。此過程僅持續數分鐘,依次施行滲碳、排氣和擴散直到獲得規定的滲層厚度為止。。