真空熱處理是指熱處理工藝的全部和部分是在真空狀態(≤4×10-3Pa)下進行的,因鋁擠壓模具是在真空環境下進行相關熱處理,沒有與外界空氣接觸,鋁擠壓模具高溫淬火不氧化、不脫碳、不增碳,保證工件內部組織性能均勻性、對表面也有良好的保護作用。
熱處理過程中金屬氧化使擠壓模具表面產生氧化皮,并使其失去金屬光澤。表面氧化皮往往是造成淬火軟點的重要原因,氧化皮易碎且沒有硬度,如后期模具打磨沒有清凈,易造成模具開裂使模具早期報廢或失效。氧化層也會使模具強度降低,耐摩性變差,力學性能下降,真空狀態熱處理能有效避免上述因素的影響。
熱處理時擠壓模具的脫碳與氧化同時進行,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、及耐疲勞性能。在真空狀態下,熱處理時不會脫碳,也不會發生還原反應,也就不會發生增碳現象。
真空熱處理爐中被處理的工件在爐內靠熱輻射加熱,溫差較小,均勻性好,熱應力小,擠壓模具變形幾乎可忽略不計。
真空熱處理爐自動化程度高,對熱處理的溫度曲線控制更好,且能長時間記錄保存,可按不同擠壓模具規格硬度要求調整相應的工藝線路,以滿足不同規格擠壓模具硬度需求,提高模具使用壽命。
真空淬火(回火、退火)就是通過把材料或零件在真空狀態下按工藝規程加熱、冷卻來達到預期性能的一種處理方法。
真空爐的優點
1)完全消除了加熱過程中工件表面的氧化、脫碳,可獲得無變質層的清潔表面。這對于那些在刃磨時僅磨一面的刀具(如麻花鉆磨削后使溝槽表面的脫碳層直接暴露于刃口)切削性能的改善關系極大。
2)對環境無污染,不需進行三廢處理。
3)爐溫測定、監控精度明顯提高。熱電偶的指示值與爐溫溫度達到±1.5°c。但爐內大批工件不同部位的溫差較大,若采用稀薄氣體強制循環,仍可控制在±5°c溫差范圍內。
4)機電一體化程度高。在溫度測控精度提高的基礎上,工件移動、氣壓調節、功率調節等均可預先編程設定,按步驟實施淬火和回火。
5)能耗顯著低于鹽浴爐。現代先進的真空爐加熱室采用優質隔熱材料制成的隔熱墻和屏障,可將電熱能量高度集中于加熱室內,節能效果顯著。
真空熱處理即真空技術與熱處理兩個專業相結合的綜合技術,是指熱處理工藝的全部和部分在真空狀態下進行的。我國將真空劃分為低、中、高和超高真空。目前大多數真空熱處理爐的工作真空度在1.33~1.33×10ˉ³Pa。 真空熱處理幾乎可實現全部熱處理工藝,如淬火、退火、回火、滲碳、氮化,在淬火工藝中可實現氣淬、油淬、硝鹽淬火、水淬等,還可以進行真空釬焊、燒結、表面處理等。真空熱處理爐熱效率高,可實現快速升溫和降溫,可實現無氧化、無脫碳、無滲碳,可去掉工件表面的磷屑,并有脫脂除氣等作用,從而達到表面光亮凈化的效果。一般來說,被處理的工件在爐內加熱緩慢,內熱溫差較小,熱應力小,因而變形小。產品合格率高。可降低成本,有除氣作用,從而提高了工作的機械性能和使用壽命。工作環境好,操作安全,沒有污染和公害。被處理的工件沒有氫脆危險,對鈦材和難熔金屬殼防止表面氫脆,真空熱處理工藝的穩定性和重復性好。這一系列的優點,開發真空熱處理設備和工藝被越來越重視和應用越來越廣。
一般金屬材料在空氣爐中加熱,由于空氣中存在氧氣、水蒸氣、二氧化碳等氧化性氣體,這些氣體與金屬發生氧化作用易使被加熱的金屬表面產生氧化膜或氧化皮,完全失去原有的金屬光澤。同時這些氣體還要與金屬中的碳發生反應,使其表面脫碳。如果爐中含有一氧化碳或甲烷氣體,還會使金屬表面增碳。對于化學性質非常活潑的Ti、Zr以及難溶金屬W、Mo、Nb、Ta等,在空氣爐中加熱,除了要生成氧化物、氫化物、氮化物外,還要吸收這些氣體并向金屬內部擴散,使金屬材料的性能嚴重惡化。這些氧化、脫碳、增碳、吸氣甚至產生腐蝕等弊病,在可控氣氛爐或鹽浴爐中加熱,有時也難以避免。為解決這一問題,通常的做法是在工件熱處理前留有加工余量,熱處理后在加工去掉氧化、脫碳層等。