真空油淬爐：應用和獨特的性能

鋼的淬火（huǒ）是熱處理中的（de）一項主要操作。最初在水溶（róng）液中進行，淬火介質的性質（zhì）會影（yǐng）響最終鋼的特性，因此可以優化硬度、微觀結構以及處理部件的變形。根據鋼種和所需的結果，淬火行業轉向油（yóu）、鹽浴或（近年來）隨著真空爐的日（rì）益使（shǐ）用而使用加壓惰性氣體（tǐ）。本文不會詳述硬化的機製。然而，它將描述在真空（kōng）爐（lú）中進行真空油淬爐與傳統真空油淬爐和 20 bar 高壓氣淬相比的潛力（lì）。

真空油淬爐問題

與任何淬火過程（chéng）一樣，真空油淬爐的目的是通過快速冷卻（què）將奧氏體相轉變為馬氏體結構，以達到所需的硬度值。根據鋼種和冷卻曲線，可以實現幾種不同的結構（圖 1）。當奧氏體化零件浸（jìn）入油中時，存在幾個連續的冷卻階段（圖 2）。蒸氣相（xiàng）：與零（líng）件接觸的油（yóu）會通過傳導升（shēng）溫，從（cóng）而產生適度的（de）冷卻。沸騰相：由於熱效應，油轉化為氣相（xiàng）。由於蒸發潛熱的吸收，這將導（dǎo）致最快的冷卻。這是回火/硬化操作中最具決定性的階（jiē）段，但也（yě）是最（zuì）難控製的階段。在零件周圍形成蒸汽護套會導致過度絕緣，從而降低（dī）冷卻速度效（xiào）率。對流相：當溫度變（biàn）低從而不足時，氣相消失。然後油的對流（liú）可以完成冷卻到平衡溫度。這（zhè）些（xiē）理論曲線的充分性保證了手術的（de）成功。當然，這種願（yuàn）景是簡單化的。事實上，由於零件本身（shēn）的不同截麵厚度，零（líng）件（jiàn）的冷卻永遠不會（huì）均勻。這些冷卻（què）不均勻性——無論是（shì）輕（qīng）微的還是重要的——將（jiāng）導致淬火階段不（bú）同時間的（de）馬氏體轉變。Ms 點在不同時間的交叉會（huì）產生突然的（de）零件（jiàn）膨脹並導致淬火操作中固（gù）有的變形。增加的冷卻（què）速度（dù）將導致零（líng）件（jiàn）中更高（gāo）的溫（wēn）度梯度。因此建（jiàn）議將（jiāng）速度調整到最（zuì）佳值。適當（dāng）調整淬（cuì）火參數可以實（shí）現機械特性，減少變形並獲得可接受的幾何標準。如（rú）果氣淬（cuì）方法通過降（jiàng）低冷卻速度來減（jiǎn）少變形，對於低合金鋼和塊狀零件來說效率不高，因為很難達到核（hé）心硬度（dù）。

真空油淬爐的優點在過去的 20 年中，真空熱處理變得越來越普遍。然（rán）而（ér），它通常與加壓惰性冷卻氣體有關。真空油淬爐（lú）火仍然微不（bú）足道，但它（tā）為行業帶來了有趣（qù）的優勢。加熱過程中的優勢加熱（rè）在真空（kōng）爐中進行，可以通過完全不氧化或脫（tuō）碳來保護表麵。氣體分壓的簡單管理進一步擴展了可能性。惰性氣體（氮氣（qì）、氬氣）的分（fèn）壓限製了合金元素的升華。此外，活性氣體的分壓允許（xǔ）在低壓和較高溫度下進行滲碳或碳氮共滲，從而縮短循環時間。

冷卻控製

由於爐料的轉移是在真空或惰性氣體保護（hù）下對爐子進行真空吹掃後進行的，因此零件表麵始（shǐ）終受到保護，直到它完全浸入油（yóu）中。無論（lùn）是在油中淬火還是在氣體中淬火，表麵保護都非常（cháng）相似（sì）。與傳統常壓真空油淬爐解決方案相比，其主要優勢在於冷卻參數的精確控製。使用真空（kōng）爐，可以修改標準淬火參數——溫度和攪拌——也可以修改淬火槽上方的壓力。改變油箱上（shàng）方的壓力會導致油浴內部的壓力差，從而改變在大氣壓下定義的油冷卻效率曲線。事實上，沸騰區是冷卻速度最高的階段。由於負載的熱量，油壓（yā）的變化將改變其（qí）汽化（圖 3）。壓力降低將激活汽化現象，從而啟動沸騰階段。這（zhè）將提高（gāo）淬火液的冷卻效（xiào）率並提高相對於大氣條件的硬化能力。然而，大量產生的蒸汽會導致鞘層現象並導致潛在的變形。油中壓力的增加抑製了蒸汽的形成並延緩（huǎn）了蒸發。護套粘在零件上，冷卻得更均勻但不太劇烈。因此，真空油淬爐更（gèng）均勻，變形更小。油壓控製與（yǔ）其初（chū）始冷卻規格、溫度和（hé）攪拌模式的選擇相結合，為用（yòng）戶提供了優化硬（yìng）化條件的額（é）外杠杆，並（bìng）提高（gāo）了他在（zài）速度和均（jun1）勻性之間找到正確折衷方（fāng）案的能力，以及，因此，介於（yú）硬度（dù）和變形之間。與通常在真空或低壓爐中使用的（de）高壓氣淬 (HPGQ) 處理相比，油的高冷卻效率提供（gòng）了保證和安全裕度，尤其是大截麵零件或低淬透性鋼零件。對於這（zhè）些應用，真空不（bú）再是真空油淬爐的障礙。經驗表明，對淬（cuì）火條件的精確控製，包括油壓調（diào）整，可以導致變形與具有更高裝料密度的氣（qì）體淬火和帶有夾具和籃子的混合裝料

維護（hù）和消耗品

的低成本在淬火（huǒ）過程中完全沒有氧氣不僅可以保護零件，而且可以防止油氧化。即使在受控氣氛下，硬化操（cāo）作也不會像傳統的油硬化那樣產生油的（de）燃燒。因此，油老化僅限於熱循環。油的特性，主要是其冷卻效率和粘度，隨著時間（jiān）的推移保持（chí）極其穩（wěn）定，從而提（tí）高了結果的重現（xiàn）性並（bìng）減少了所需的控製。淬火（huǒ）過程中產（chǎn）生（shēng）的油蒸汽冷凝在爐膛內壁上，主要是在為此目（mù）的而（ér）設（shè）計的水冷冷凝器中。因此，油直（zhí）接返回到浴中。僅偶爾和（hé）部分需要更新，隻是為了補充由於卸（xiè）載時零件的保留而導致（zhì）的消耗。油中（zhōng）的少量（liàng）雜質僅由負載（zǎi）產生，因此無需（xū）連續過濾。這消除（chú）了油過濾器（qì）堵塞和消耗的（de）風險（xiǎn）。中性氣（qì）體的消耗也限於在接近大氣壓的壓力下填充淬火槽的需要。與高壓氣淬和（hé）等效載荷的（de）最佳解決方案相比，這種（zhǒng）消耗降低了10-15倍。不再需要使用昂貴的氣體或混合（hé）物（wù）來確保淬火（huǒ）質量。