五种热处理先进技术分析

来源:金属热处理标准应用手册作者:樊东黎

随着技术水平的发展,有关金属表面处理技术也在不断提升,以前关于金属表面处理时都会对环境造成一定的污染,这会有害人们的身体健康,为了能够绿化环境,需求对热处理技术进行改进,中华标准件网根据了解,分享现在热处理先进技术供大家使用。

1、可控气氛热处理

可控气氛热处理主要是防氧化和脱碳,并对渗碳渗氮做到精确的控制。20世纪80年代末开始应用于工业生产,至今,发展之速度,应用之广泛,叹为观止。中外各设备厂家结合中国市场的特点,全新推出各种档次、功能多样的可控气氛热处理炉。大型的如易普森公司密封箱式多用炉,丰东的全自动智能化密封箱式多用炉生产线,不仅能满足渗碳碳氮共渗,而且能实现光亮淬火、光亮退火等多种热处理工艺。还有Aichelin公司(爱协林),这些生产线,都可实现计算机辅助设计、生产管理、物流管理、现场控制、质量管理、工艺管理等系列工作。同时改变了过去热处理车间“脏、乱、差”的局面,取而代之的为简洁、明快。当然,这些生产线,价格昂贵,适应于大批量生产,如汽车行业等。国内厂家更是紧贴用户要求,针对性推出各种价格适中、款式多样、性能优越的可控气氛炉。大都能做到工艺参数的优化、预测和精确控制碳浓度的分布,获得理想的浓度分布和渗层组织;可实现计算机管理,具有简单的菜单设计,友好的人机界面。如北京的培特公司,南京年达炉业有限责任公司等。

2、真空热处理

盐浴淬火受环境的限制,已呈夕阳之势。真空热处理技术应用和发展得到进一步的完善和推广,它具有无氧化、无脱碳、淬火后工件表面清洁光亮、耐磨性高、无污染、自动化程度高等特点。工业生产中广泛采用了真空退火,真空除气,真空油淬,真空水淬,真空气淬,真空回火及真空渗碳等热处理技术。近年来,随着高压气淬真空炉的面世,高速钢刀具的真空淬火已成为现实。真空炉制造厂家众多,国内或合资的,如易普森公司,法国的ECM工业炉公司,G-M公司等。国内厂家知名品牌也不少,像中国航天航空集团“长城”系列,北京机电研究所WZ系列真空炉等等,其技术水平、性能、价格,在国内具有极强的竞争优势,真空热处理将成为热处理车间最普及的最主要的技术之一。

3、感应热处理和离子氮化热处理技术

感应热处理以高效、节能、清洁、灵活性等优势广泛应用于汽车工业,工程机械,石油化工等行业,近40%的汽车零部件可采用感应热处理,如曲轴、齿轮、万向节、半轴等。采用感应加热,许多产品加工可建成全自动或半自动生产线,提高产品质量的稳定性,减轻劳动强度,美化工作环境。国内发展最快的是感应加热电源,老式的电子震荡管已完成了其历史使命,取而代之的是全晶体管。采用微机控制晶体管调节电源,调节稳定方便,精度高,对电网谐波的干扰大大减少。近几年发展起来的固态高频加热装置,其优点显而易见,它不再使用价高、易损、耗能大的电子管和与之配套使用的阳极升压变压器,阳极水套,灯丝稳压器等,取而代之的是MOSFET功率电子器件:它节电三分之一,节水二分之一。而与加热电源配套的淬火机床来说,也取得长足的进步。体现在:(1)生产机床的厂家明显增多,原来是天津第九机床厂一支独秀。(2)淬火机床的精度、稳定性、自动化程度大为提高。(3)有针对性的专业性淬火机床技术水平得到发挥。

离子氮化技术,其显著特点是处理后零件表面清洁,抗腐蚀,变形小,耐磨性高,与气体渗氮比,更有周期短,高效,少污染等优势。近几年来,离子氮化的发展很快,尤其是离子氮化炉脉冲电源的问世,它将放电的物理参数(电压、电流、气压)与控温参数(脉冲宽度)分开。增加了工艺的可调性,易于实现工艺参数的选择和精确控制。

4、淬火介质与冷却技术

理想的淬火介质应该有以下几个特征:(1)质量型:高温阶段快冷,低温阶段慢冷。即消除裂纹,减少淬火变形。(2)环保型:无有毒、有害烟尘或气体的挥发,不易燃烧,工件淬火后易清洗,对设备无腐蚀,不刺激烧伤皮肤。(3)稳定型:工件淬火后性能均匀稳定,介质本身在一定时期内性能稳定。(4)经济型:高质优价,能耗小。

近几年来,淬火介质发展非常迅速。淬火油性能得到提高,有机聚合物淬火介质的研究和应用达到空前的发展。国外有美国的好富顿公司,德润宝公司,英国PB石油公司。国内北京华立精细化工公司,南京科润精细化工公司等。

5、采用新的表面强化技术和推广氮基气氛的热处理

原有的工具表面处理方法仅限于蒸汽处理、氧氮化等陈旧方法,一般只能提高工具寿命30%~50%。自80年代以来,我国先后独立开发和从国外引进了QPQ盐浴复合处理技术和PVD氧化钛物理涂层技术。前者可以稳定提高工具寿命2~3倍,设备简单,成本低廉,特别适合干普通刀具;后者可以提高刀具寿命3~5倍,适合干各种精密贵重的齿轮刀具。

氮基气氛,用于保护热处理和化学热处理,可以实现无氧化脱碳热处理,并可以避免热处理氮脆,氮基气氛的化学热处理,可以减少内氧化等缺陷,提高化学热处理质量。