真空氣淬的冷速與氣體的種類
在任何壓強(qiáng)下,氫都具有最大的熱傳導(dǎo)能力和最大的冷卻速度
,氫可以應(yīng)用于裝有石墨元件的真空爐,但對(duì)含碳量較高的鋼種,在冷卻過(guò)程的高溫階段(1050℃以上)有可能造成輕微脫碳,對(duì)高強(qiáng)度鋼有造成氫脆的危險(xiǎn),因此,真空高壓氣淬人們不會(huì)選用氫作為冷卻介質(zhì)冷卻速度僅次于氫的是惰性氣體氦
氬的冷卻能力比空氣低,它在大氣中的體積分?jǐn)?shù)為0.93%
氮的資源豐富
氮中含氧(如體積分?jǐn)?shù)達(dá)0.001%以上)可使高溫下的鋼產(chǎn)生輕微的氧化
在高壓氣淬時(shí),為了使淬得高硬度
,往往會(huì)提高冷卻氣體的壓力。淬火冷卻速度隨氣壓上升明顯提高,但并非氣壓越高越好,對(duì)于尺寸較大,比表面小的鋅合金壓鑄,在更高的氣壓下,決定冷卻速度的主導(dǎo)因素是鋼的內(nèi)部熱傳導(dǎo)。因?yàn)檫@是對(duì)流傳熱加速冷卻的效果難以達(dá)到中心。此時(shí)提高氣壓對(duì)增大冷卻速度的作用不十分明顯。又考慮到一般的真空爐只在低于大氣壓時(shí)密封效果較好以及為了節(jié)約高純氣體,故真空氣淬時(shí)的常用壓力為0.5×105~0.8×105Pa,最高取0.92×105~0.99×105Pa,有試驗(yàn)表明,對(duì)由M2鋼制成的φ25mm×40mm試樣,裝爐量100kg,施以下處理工藝:850℃×25min+1050℃×15min兩次預(yù)熱,1220℃×4min加熱,氣淬冷至550~500℃出爐續(xù)冷。當(dāng)淬火氣體壓力為1×105Pa時(shí),冷卻需185s,2×105Pa時(shí)為110s,5×105Pa時(shí)為55s。即隨著氣體壓力的升高,冷速加大此外
提高氣體的流速可以提高其冷卻速度
,例如,當(dāng)氣體流速?gòu)?0.2m/s提高到50.8m/s時(shí)(一般情況下步大于25m/s),氮、氫、氦的對(duì)流傳導(dǎo)系數(shù)將提高3倍。為了提高氣體冷卻能力
,確保工具淬火質(zhì)量,應(yīng)采取合適的裝爐量,一般只裝額定值得60%~70%,工件在爐中保持上下、左右、前后適當(dāng)?shù)拈g隔,均勻有序的擺放工件,也可以進(jìn)一步改善冷卻時(shí)的熱交換條件。真空淬火質(zhì)量是好,但裝爐量有限,是制約真空爐在刀具業(yè)快速發(fā)展的因素之一。關(guān)于真空淬火工件的變形問(wèn)題
,與常規(guī)熱處理相似,引起真空淬火變形的原因是組織應(yīng)力、熱應(yīng)力及火前工序留下的殘余應(yīng)力。在加熱、冷卻過(guò)程中,當(dāng)工件處于塑性高的狀態(tài)時(shí),工件的自重、相互擠壓、振動(dòng)等也將導(dǎo)致變形并使淬火變形復(fù)雜化。實(shí)踐考證,真空淬火工件的變形平均小于常規(guī)工藝,只有鹽浴加熱淬火的1/10~1/2。