聊一下真空气淬工艺的话题

aaron01 · 发表于 2013-8-23 08:19:34

气淬技术现在在真空炉上的应用是越来越成熟了，甚至出现了20bar 氦气淬火这样的强烈冷却技术，不仅在淬火变形控制方面取得了很好的表现，在淬火冷速方面也达到了接近油淬的水平，应用方面已不仅仅局限于高淬透性材料，越来越多的中碳合金钢甚至低碳合金钢开始做这方面的气淬尝试，未来发展潜力是非常看好的。
这里不妨展开一下话题，大家来一起讨论下关于气淬方面的应用，也可以谈谈气淬的优势，理论、实践都可以谈，随意发挥。

aaron01 · 发表于 2013-8-23 08:52:22

铁匠沙发自己抢，{:soso_e113:}先来聊聊变形优势吧，有的人说气淬变形也不见得好，以铁匠个人经验，在绝大多数情况下，气淬的变形情况要比油淬好很多，为什么会这样呢？大家有没有想过这个问题？

吉祥如意 · 发表于 2013-8-23 08:53:19

占个座位，作好笔记，认真听讲。

aaron01 · 发表于 2013-8-23 09:19:57

本帖最后由 aaron01 于 2013-8-23 09:37 编辑

先说说在液体里淬火的情况，举个例子，一根轴由上而下竖直插入液体中淬火，请看下图：
quenching in liquid.jpg

淬火某一时刻，试棒下端已经进入对流冷却阶段，温度较低，热交换系数也较低，
而其上端还处于蒸汽膜阶段，温度非常高，但是由于蒸汽膜的影响，热交换系数处于最低阶段，
中间部位在沸腾阶段，温度较高，热交换系数也非常高。
在同一个零件上的不同部位，温度存在较大的差异，热交换系数也差异那么大，必然会引起较大的热应力和组织应力，从而引起变形。

aaron01 · 发表于 2013-8-23 09:51:46

再来看看在气淬时的情况吧：
quenching in gas.jpg

气体冷却的时候，由于没有蒸汽膜和沸腾阶段，整个零件上的热交换系数是一致的，冷却时的温度场分布也是非常均匀的，自然由热应力和组织应力相比浸液淬火而言，都要小很多，所以说气淬变形小是有理论依据的。

吉祥如意 · 发表于 2013-8-23 10:58:38

aaron01 发表于 2013-8-23 09:51
再来看看在气淬时的情况吧：

请教铁匠个问题：真空油淬的特点能否顺便讲一下。

aaron01 · 发表于 2013-8-23 11:19:08

吉祥如意发表于 2013-8-23 10:58
请教铁匠个问题：真空油淬的特点能否顺便讲一下。

真空油淬和在其他炉子里油淬没区别啊，唯一不同是：
真空淬火油基础油饱和蒸气压低, 一般淬火油没有要求。

吉祥如意 · 发表于 2013-8-23 11:23:37

aaron01 发表于 2013-8-23 11:19
真空油淬和在其他炉子里油淬没区别啊，唯一不同是：
真空淬火油基础油饱和蒸气压低, 一般淬火油没有要求 ...

真空气淬，对工件装炉的摆放可与多用炉不同？

吉祥如意 · 发表于 2013-8-23 11:27:00

aaron01 发表于 2013-8-23 11:19
真空油淬和在其他炉子里油淬没区别啊，唯一不同是：
真空淬火油基础油饱和蒸气压低, 一般淬火油没有要求 ...

铁匠会何把娃娃的签名去掉了？

aaron01 · 发表于 2013-8-23 11:37:26

本帖最后由 aaron01 于 2013-8-23 11:39 编辑

吉祥如意发表于 2013-8-23 11:27
铁匠会何把娃娃的签名去掉了？

不是铁匠去掉的，是娃娃自己签到的时候去掉的。铁匠今天也中招了。
现在要改回来也简单，去右上角的设置按钮里面去改个性签名。

笑靥 · 发表于 2013-8-23 11:37:56

本帖最后由笑靥于 2013-8-23 11:39 编辑

aaron01 发表于 2013-8-23 11:19
真空油淬和在其他炉子里油淬没区别啊，唯一不同是：
真空淬火油基础油饱和蒸气压低, 一般淬火油没有要求 ...

说句题外话：铁匠，请告诉几本真空热处理方面的书籍，最好是大师级写的基础类性的

吉祥如意 · 发表于 2013-8-23 11:40:01

aaron01 发表于 2013-8-23 11:37
不是铁匠去掉的，是娃娃自己签到的时候去掉的。铁匠今天也中招了。
现在要改回来也简单，去由上角的设置 ...

也许是天意。铁匠的这个签名也符合娃娃的心意。

Adam · 发表于 2013-8-23 11:43:15

真空在深孔效应（渗碳时）和产品质量效应上还是有优势的
当然真空的劣势也有不少

aaron01 · 发表于 2013-8-23 13:31:55

Adam 发表于 2013-8-23 11:43
真空在深孔效应（渗碳时）和产品质量效应上还是有优势的
当然真空的劣势也有不少 ...

能不能谈谈真空处理的劣势呢？

upposition · 发表于 2013-8-23 13:38:36

本帖最后由 upposition 于 2013-8-23 13:42 编辑

气体介质的导热系数低，采用压缩气体来提高冷却速度，成本上要增加

Adam · 发表于 2013-8-23 14:03:45

aaron01 发表于 2013-8-23 13:31
能不能谈谈真空处理的劣势呢？

1.渗碳时碳化物级别一般会较高
2.表面硬度、心部硬度及心部组织有时候也有控制难点
3.脉冲乙炔的量的监控（过程控制）
4.渗碳时零件表面积等的计算
5.设备的维护是一个很大的难题，设备在高压力下的安全性
6.零件的淬火延迟时间的控制（可能会有这种情况）
7.合金元素的挥发，还有一些渗入一些合金现象
8.高压氮气喷嘴问题会不会影响整炉零件的均匀性（死角，或者常出现故障而产生的死角）
9.零件的表面清洁度要求较高
10.冷却能力的评估（多数人对液体冷却较熟悉，有参数的数值）
11.热处理工装的设计及工装费用

基本没做过真空气淬，只是感觉可能遇到的情况

aaron01 · 发表于 2013-8-23 14:10:13

本帖最后由 aaron01 于 2013-8-23 15:21 编辑

upposition 发表于 2013-8-23 13:38
气体介质的导热系数低，采用压缩气体来提高冷却速度，成本上要增加

如果真空淬火室的内部容积是2个立方米的话，淬火用10bar压力，一次淬火需要消耗20立方米的氮气，约合16块人民币，这个成本似乎是可以忽略不计的吧。
16块人民币大概相当于1公斤淬火油的价格，油淬的时候带出一公斤淬火油就差不多一样价格了。
另外，油淬后需要清洗，气淬后不需要清洗，这个清洗成本可就远远不是几十块钱能搞定的了。呵呵

hongqk · 发表于 2013-8-23 14:29:42

热处理变形的主要原因还是热应力和组织应力，真空气淬炉加热和冷却都是可控的也就意味着热应力是可控的，固气淬比油淬的变形少是有道理，但工艺不当，效果会很差。

hongqk · 发表于 2013-8-23 14:34:05

本帖最后由 hongqk 于 2013-8-23 14:35 编辑

aaron01 发表于 2013-8-23 14:10
如果真空淬火室的内部容积是2个立方米的话，淬火用10bar压力，一次淬火需要消耗20立方米的氮气，约合16块 ...

20立方的氮气只要16元，是不是有点太便宜了。一般的气淬炉还要配增压设备才能上10个巴，也要成本的。

hongqk · 发表于 2013-8-23 14:49:34

对于真空气淬炉来说，风道的设计显得非常重要，国内通用的为360度喷嘴，这种结构风量均匀，但设备的中心无风是固有缺陷。后发展为前后、上下或左右对吹加风道切换，可以改善冷却均匀性的问题，但其风道结构非常复杂，稳定性和可靠性又成了问题。

aaron01 · 发表于 2013-8-23 15:11:21

Adam 发表于 2013-8-23 14:03
1.渗碳时碳化物级别一般会较高
2.表面硬度、心部硬度及心部组织有时候也有控制难点
3.脉冲乙炔的量的监控 ...

呵呵，你看错题目了，这个帖子我想讨论的是真空淬火，不是特定的真空渗碳淬火工艺。
你举的前几个都是说的渗碳工艺的问题。

Adam · 发表于 2013-8-23 15:22:24

aaron01 发表于 2013-8-23 15:11
呵呵，你看错题目了，这个帖子我想讨论的是真空淬火，不是特定的真空渗碳淬火工艺。
你举的前几个都是说 ...

渗碳也就是碳化物的控制
乙炔的控制
零件表面积计算
是专门渗碳的，其他还是通用的问题

aaron01 · 发表于 2013-8-23 15:35:17

Adam 发表于 2013-8-23 15:22
渗碳也就是碳化物的控制
乙炔的控制
零件表面积计算

呵呵，那是渗碳的工艺问题，不是气淬的问题。
你如果在多用炉里做，工艺不当，一样出碳化物，真空渗碳，工艺对了，也就不会有碳化物。
至于你说的真空炉其他问题，其实也都是有方法解决的，因为设备原理不同，各自需要关注的重点不同，工艺和维护方面就有不同的特点。至于安全性，多用炉可是最不安全的设备了，死人的事故出现比例要远远高于其他的设备类型。

Adam · 发表于 2013-8-23 15:46:00

aaron01 发表于 2013-8-23 15:35
呵呵，那是渗碳的工艺问题，不是气淬的问题。
你如果在多用炉里做，工艺不当，一样出碳化物，真空渗碳， ...

我只是说相对而言
多用炉在绝大多数的情况下，想得到碳化物都难，6年来我做渗碳因设备出问题才出现3次碳化物3级的，剩下的都是1级

但是就我知道的真空渗碳（某知名厂家），碳化物出现2-3级的、心部出现块状铁素体的是家常便饭的事
是不是工艺工程师的个人能力问题还是设备问题，我不去评论

找漏洞 · 发表于 2013-8-24 18:45:05

气淬的冷却能力有限，变形是不是会比油淬小有待考证，就拿3Cr2W8V来实验看看~汪版好像在某个版块吐槽过这事~压淬原理和气淬原理貌似区别很大~

街角风铃 · 发表于 2013-8-24 20:40:52

本帖最后由街角风铃于 2013-8-25 23:19 编辑

版主好，我今天真好到看真空炉干活。油淬我们这边在做，上中下三个区的试样，显微硬度还是有明显差别的，有时还有增碳的倾向。

街角风铃 · 发表于 2013-8-24 20:41:56

这么大一个零件，就这么绑，我很担心变形呢？版主能讲讲真空热处理变形控制么

街角风铃 · 发表于 2013-8-24 23:28:10

我再问一个问题，真空炉怎么避免增碳呢

草原的风 · 发表于 2013-8-25 01:57:24

楼主：1公斤液氮1块钱?

我们这里是9块钱！用不起啊！不知道从你们那里运过来需要多少运费。

hongqk · 发表于 2013-8-25 12:24:17

街角风铃发表于 2013-8-24 23:28
我再问一个问题，真空炉怎么避免增碳呢

真空炉一般为碳毡隔热，石墨发热，这全是含碳的东西，要想彻底无碳，可用钼屏。但成本有老高了。

hongqk · 发表于 2013-8-25 12:26:39

街角风铃发表于 2013-8-24 20:41
这么大一个零件，就这么绑，我很担心变形呢？版主能讲讲真空热处理变形控制么 ...

这个零件是飞机起落架吗？

hongqk · 发表于 2013-8-25 12:44:27

街角风铃发表于 2013-8-24 20:41
这么大一个零件，就这么绑，我很担心变形呢？版主能讲讲真空热处理变形控制么 ...

在加热的过程中，低温保温时间延长，目的是让表面与心部温度之差能尽可能小，温度达到工艺温度之后的时间要尽可能短。
加热过程中，如果有增碳现象，可在800℃以上充入小量氮气做分压试试。

街角风铃 · 发表于 2013-8-25 16:06:06

本帖最后由街角风铃于 2013-8-25 23:20 编辑

hongqk 发表于 2013-8-25 12:26
这个零件是飞机起落架吗？

好眼力

街角风铃 · 发表于 2013-8-25 16:07:28

hongqk 发表于 2013-8-25 12:44
在加热的过程中，低温保温时间延长，目的是让表面与心部温度之差能尽可能小，温度达到工艺温度之后的时间 ...

版主说的低温保温，我们是用的一次预热，就是“800℃以上充入小量氮气做分压”能具体说说吗？

街角风铃 · 发表于 2013-8-25 16:09:09

hongqk 发表于 2013-8-25 12:24
真空炉一般为碳毡隔热，石墨发热，这全是含碳的东西，要想彻底无碳，可用钼屏。但成本有老高了。 ...

对呀，居然发热管不用避免增碳，那能不能从其他方面考虑呢？比如炉壁要不要定期去清洗，有什么好方法清洗？料架要不要定期处理等？

hongqk · 发表于 2013-8-25 20:00:56

街角风铃发表于 2013-8-25 16:07
版主说的低温保温，我们是用的一次预热，就是“800℃以上充入小量氮气做分压”能具体说说吗？ ...

可以分两段保温工艺，也可以在零件的芯部插入一根工件偶，通过芯部工件偶来控制升温的速度，变形大一般都是芯表的温差太大引起。
随着炉内温度的上升，炉内碳环境渗碳的能力越强，充入氮气作分压可以减少渗碳的能力，低压真空渗碳炉上就使用过这种方式。

hongqk · 发表于 2013-8-25 20:09:27

街角风铃发表于 2013-8-25 16:06
好眼力，确实应该是某个机型的起落架

不是好眼力，而是太熟了。中航飞机起落架有限责任公司座落在长沙望城，现在应该搬进了新厂房，2009年采购了法国BMI的立式双室真空油淬炉，BMI的当时的报价是2300万左右，还有法国ECM报价为2900多万。

街角风铃 · 发表于 2013-8-25 23:12:07

hongqk 发表于 2013-8-25 20:00
可以分两段保温工艺，也可以在零件的芯部插入一根工件偶，通过芯部工件偶来控制升温的速度，变形大一般都 ...

心部工件偶怎么控制呢？方便说说充入氮气控制压强在多少吗

街角风铃 · 发表于 2013-8-25 23:14:12

hongqk 发表于 2013-8-25 20:09
不是好眼力，而是太熟了。中航飞机起落架有限责任公司座落在长沙望城，现在应该搬进了新厂房，2009年采购 ...

版主，您怎么知道的？

专业守炉子 · 发表于 2013-8-25 23:22:16

hongqk 发表于 2013-8-25 20:09
不是好眼力，而是太熟了。中航飞机起落架有限责任公司座落在长沙望城，现在应该搬进了新厂房，2009年采购 ...

版主对这个这么熟悉啊?这个炉子来回确实花了两千多万，立式双室真空油淬气淬炉。那些配套的碳加热板现在在仓库乱堆着，估计到时换起来才会着急。不过现在也实在没办法，部门人手不够，没人管了。

hongqk · 发表于 2013-8-26 07:36:56

街角风铃发表于 2013-8-25 23:12
心部工件偶怎么控制呢？方便说说充入氮气控制压强在多少吗

具体你需要做个试验，打开分压阀，开罗茨泵比较费气，可以关闭罗茨泵，稳定在600Pa左右。
心部偶与表面偶的温差来参与温度控制，需要仪表或工控机参与。

aaron01 · 发表于 2013-8-26 08:37:30

真空炉加热淬火时的增碳问题，先要分清楚碳来自于哪里？
我认为碳是来自于真空油淬炉的淬火油，这方面有很多例子，这也是油淬炉的一大缺点。
还有一种情况是在很高的温度下，零件和石墨料架直接接触面上发生固体渗碳效应。我在质量版块有个帖子http://www.rclhome.net/forum.php?mod=viewthread&tid=4415说的就是这种情况，但这种情况很少会发生。解决也不难，换用耐热钢的料架，或者用陶瓷板都能解决这一问题。

hongqk · 发表于 2013-8-26 08:46:24

如果是淬火油增碳，艾伦有办法吗？

aaron01 · 发表于 2013-8-26 08:54:36

hongqk 发表于 2013-8-26 08:46
如果是淬火油增碳，艾伦有办法吗？

淬火油造成的增碳，似乎没有任何办法避免，淬火温度降低点，或许可以减轻一些。

街角风铃 · 发表于 2013-8-26 17:53:32

aaron01 发表于 2013-8-26 08:37
真空炉加热淬火时的增碳问题，先要分清楚碳来自于哪里？
我认为碳是来自于真空油淬炉的淬火油，这方面有很 ...

居然提到料架，我们料架好像是铸钢的呀，不过具体不清楚，是买的

hongqk · 发表于 2013-8-26 22:03:44

按照艾伦的思路，渗碳应该发生在碳的支撑件与料架之间，零件是绑在料架上的，零件与含碳的物质是没有直接接触的，与就是说可以排除接触渗碳的可能性。

		自动登录	找回密码
密码			立即注册(不支持数字)

聊一下真空气淬工艺的话题

点评

点评