一、简答题1. 如何合理地确定热处理技术条件?
应从以下几方面的因素来综合考虑热处理的技术条件:
(1)根据零件服役条件恰当地提出性能要求 如零件硬度值的确定要考虑零件的工作条件和失效形式,如用高速钢制成的冷变形模具,对硬度要求不同于刀具,适当降低硬度要求,反而会延长模具的使用寿命;用40CrNi或35CrMo钢制成的10t大型模锻锤,属于疲劳断裂,若将硬度值由241~270HBW提高到38~43HRC,其使用寿命也将大幅度提高。
(2)热处理技术要求只能定在所选钢号淬透性和淬硬性允许范围之内 要求大截面零件获得小尺寸试样的性能指标或者要求低碳钢不经化学热处理达到高硬度等都是不合理的。
(3)显微组织的控制标准 由于零件的某些使用性能不能完全通过简单的硬度等力学性能表征出来,所以对热处理质量又提出了一些显微组织检验的要求。各种材料经不同热处理后的显微组织,可按国家标准规定的等级进行评定,在技术要求中应标明合格品应有的显微组织级别。
(4)热处理技术要求应该允许有一定的热处理变形 由于零件热处理时受组织应力和热应力作用,因此热处理变形是不可避免的。应根据零件所选的钢号及几何尺寸给予一定的变形量。这些变形量可通过随后的机械加工或调整淬火前的加工尺寸等办法进行修正。
(5)经济性提出零件的热处理技术要求应综合考虑该零件的制造成本、使用寿命等经济因素,以达到最佳的技术经济效益。
2. 对热处理件的外形结构有什么要求?如何设计淬火零件的外形结构?
在实际生产中,工程师们有时只注意到如何使零件的结构、形状及尺寸适合部件机构的需要,而往往忽视了零件在热处理过程中因其结构的不合理给热处理工序带来的不便,以致引起淬火变形甚至开裂,使零件报废。因此,在设计零件时,必须充分考虑淬火零件的结构、形状及各部分的尺寸与热处理工艺性的关系。在设计淬火零件的结构、形状及尺寸时,应掌握以下原则:
1)零件的尖角、棱角部分是淬火应力最为集中的地方,往往是淬火裂纹的起点。因此,在零件结构设计时应避免尖角、棱角,而应在尖角、棱角地方倒角。一般原则如图1-7所示。
2)设计零件时要避免厚薄悬殊,如图1-8所示,使淬火后薄处变形直径增大。并且还要考虑零件对称,如图1-9所示零件截面形状不均匀,使零件淬火后圆度误差变大,为此开一个工艺孔即可减小圆度误差。
3)零件形状为开口或不对称结构时,淬火时淬火应力分布不均匀,容易引起变形。为了减小变形,应尽可能采用封闭、对称结构。
4)对于形状复杂或截面尺寸变化较大的零件,尽可能采用组合结构或镶拼结构。对特别细长、薄长的零件,结构上有可能拼接时,应尽量拼接。
5)轴类零件的细长比不可太大。
6)内孔要求淬硬时,应变不通孔为通孔。孔与孔之间或孔与棱边之间应有一定距离。如有可能在内孔底部横向钻通,以改善淬火时内孔的冷却条件。
7)提高零件结构的刚性,必要时可附加加强肋。
8)热处理前零件要有一定的表面粗糙度。一般淬火零件要求表面粗糙度不大于R
a3.2μm;渗氮零件表而粗糙度大时,脆性增大,硬度不容易测准,一般要求R
a在0.80~0.10μm之间;渗碳零件的表面粗糙度应不高于R
a6.3μm。表面不能有较深的印痕,关键部位不能有印痕。
3. 简述对各种不同铸钢件的预备热处理方法。
铸钢件的预备热处理,一般是在铸造后立即进行。但应分不同情况采取不同的预备热处理方法:
1)低碳钢一般选用正火处理,获得均匀的铁素体加细片状珠光体组织。低碳钢一般不采用退火方法,因为退火对其切削加工性能不利。
2)中碳钢和合金钢一般采用完全退火或等温退火,获得铁素体加片状(或球状)珠光体组织。
这两种预备热处理的方法,都可以消除铸造中出现的粗大晶粒网状铁素体和魏氏组织等微观缺陷和应力,大大改善铸件的切削加工性能,并可细化组织,为最终热处理做好组织准备,可使最终热处理时组织细化,同时也减小了变形和开裂倾向。
3)如果只是为了消除铸造应力,则可采用低温回火。
4)对于大型铸件,由于往往会出现枝晶偏析,这时可采用扩散退火。由于扩散退火温度较高,处理后组织变得异常粗大,因此,随后还应再进行一次完全退火或正火,以便细化晶粒,提高强度,改善加工性能,为最终热处理做好组织准备。
4. 锻件为什么要进行预备热处理?对不同材料的锻件应分别采用何种方法进行预备热处理?
由于锻造温度较高,一般是在1150~1200℃,锻后往往带有过热缺陷。这种过热缺陷由于晶内织构的作用,用一般正火的方法很难消除,因而在最终热处理后通常会留下淬火组织晶粒粗大、冲击韧度降低等缺陷。高速钢、高铬模具钢等含有粗大共晶碳化物,如果锻造比不足或反复锻打次数不够,使共品碳化物呈严重带状、网状或大块存在,不仅不利于切削加工,而且在随后的淬火处理时容易变形开裂,并影响零件的韧性。另外,锻造成形时,零件各部位变形程度不同,将在同一零件内部造成组织不均匀,如果不加以消除,在淬火中也会导致变形开裂。
因此,为了改善锻件的组织状态,为以后的淬火做好组织准备,以及降低硬度改善切削加工性能,锻件必须进行预备热处理。针对不同材料的锻件,其预备热处理方法主要有以下几种:
1)碳的质量分数小于0.45%的碳素钢和碳的质量分数小于0.40%的低合金结构钢,应采用正火方法。
2)碳的质量分数在0.45%~0.70%的碳素结构钢和弹簧钢,以及碳的质量分数大于0.40%的合金结构钢和弹簧钢,一般应采用完全退火。
3)对于工具钢应采用球化退火。但若组织中有网状碳化物,可先进行一次正火消除网状组织,再进行高温回火以利于切削加工。
4)对于需要渗氮或高频感应加热淬火的小型锻件,以及合金元素含量较高的钢种,如18Cr2Ni4WA钢等退火不易软化的钢种,可采用调质处理作为预备热处理。
5. 焊接件为什么要进行热处理?
焊接件的热处理目的,主要是去除因焊接而形成的结构应力,稳定构件的尺寸;再一个就是对焊缝处的组织缺陷进行弥补。因此,焊接成形后应进行去应力处理,如对焊接件局部有组织和性能要求的,可进行感应加热淬火、火焰加热淬火等热处理工艺。
6. 简述切削加工对热处理质量的影响。
切削加工对热处理质量也有重要影响,切削加工进给量大引起工件产生切削应力,导致热处理后变形严重,切削加工粗糙度值大,特别是有较深的刀痕时,常在这些地方产生淬火裂纹。为了消除因切削应力而造成的热处理变形,在淬火之前需附加一次或数次消除应力处理,同时对进给量及切削刀痕应严加控制。
7. 简述工装在热处理生产中的作用。
工装在热处理中的作用有如下几点:
(1)保证热处理质量例如感应加热用的感应器、心轴、压板等;火焰淬火用的喷嘴;定形回火用的夹具;盐浴炉用的挂具;井式炉用的吊具等。这些工装的优劣对热处理质量有决定性的影响,好的工装可使工件加热、冷却均匀;在气体炉内可使炉气气氛对流顺畅;局部热处理的零件能保证热处理位置控制正确;在化学热处理中,可保证渗层均匀或起保护作用。
(2)有利于提高劳动生产率好的工装可使装炉更加合理,提高设备利用率,节约装、出炉和装卸零件等辅助时间。
(3)减小零件热处理变形利用工装可减小热处理变形,是控制变形的有效方法之一,如定形回火、压力淬火、高精度零件的离子渗氮等。
(4)减轻工人劳动强度工装也是机械化、自动化生产的重要辅助手段。
(5)保证安全生产工装由于经过强度校核,比用铁丝直接绑扎要更加安全可靠。
(6)保护零件利用工装可保护零件免受磕碰等损伤,如工位器具。对局部热处理零件,利用工装可保护不需要热处理的部位。如离子渗氮中,为了保护某一部位不被渗氮,可用一个保护屏屏蔽起来。
(7)提高经济效益使用工装虽然增加一部分费用,热损失也增大。但是,由于其他优点所带来的好处,总的成本还是降低的。
8. 设计工装的原则有哪些?
设计工装的原则有如下几点:
1)热处理工装系数是工装数量同零件总数之比,是控制热处理工装合理数量的指标。不同生产批量和不同产品都有一个合适的控制数值,为了缩短生产准备周期和节约试制费用,应尽可能取较低数值,可与主管工艺师或总工程师协商决定。但随着生产批量增大,工装系数也会随之增大。
2)工装要有通用性,应尽量选择通用工装、标准工装、借用工装或改进设计工装。
3)工装设计中要合理选材,某些工装材料需要考虑具有特殊性能,如绝缘性能等。要少用或不用昂贵的材料,合理选用选耐热材料。
4)工装结构应轻巧,制造方便,装卸迅速容易,使用寿命长,安全可靠。
5)工装设计要使热损耗降至最低。
9. 根据齿轮的工作条件,简述齿轮的选材原则。
齿轮的选材原则有如下几点:
1)齿轮材料必须满足工作条件的要求。例如,用于飞行器上的齿轮,要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求,因此必须选择力学性能高的合金钢。矿山机械中的齿轮传动,一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高,因此往往选择铸钢或铸铁等材料。家用及办公用机械的功率很小,但要求传动平稳、低噪声或无噪声。以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作,因此常选用工程塑料作为齿轮材料。总之,工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。
2)应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成形方法以及热处理和制造工艺。大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯,可选用铸铁作为齿轮材料。中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用铸造毛坯,也可选择锻钢制作。尺寸较小而又要求不高时,可选用圆钢作毛坯。
齿轮的表面硬化的方法有:渗碳、氮化和表面淬火。采用渗碳工艺时,应选用低碳钢或低碳合金钢作为齿轮材料;只有氮化钢才能采用氮化工艺;采用表面淬火时,对材料没有特别的要求。
3)正火碳素钢不论毛坯的制作方法如何,只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮,不能承受大的冲击载荷。调质碳素钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。
4)合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。
5)飞行器中的齿轮传动,要求齿轮尺寸尽可能小,应采用表面硬化处理的高强度合金钢。
6)金属制的软齿面齿轮,配对两轮齿面的硬度差应保持为30~50HBW或更多。当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差(如小齿轮齿面为淬火并磨制,大齿轮齿面为正火或调质),且速度又较高时,在运转过程中较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面会起较显著的冷作硬化效应,从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。因此,当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时,大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约20%,但应注意硬度高的齿面,粗糙度值也要相应地减小。
10. 简述激光淬火的优点。
激光淬火有以下优点:
(1)快速加热,快速冷却激光加热金属时的速度非常快,随着功率密度的提高,加热速度可达1010℃/s。由于金属具有良好导热性,在工件有足够的质量情况下,其冷却速度可达到1023℃/s以上。因此,处理时间短,并且可以在线加工。
(2)硬度高,疲劳强度高激光淬火的硬度比普通淬火的硬度高15%~20%。因表面具有4000MPa以上的残留压应力,可使疲劳强度大大提高。
(3)精确的局部加热通过导电系统,激光束可以精确照射到工件的局部表面,能精确控制处理条件,特别是针对拐角、不通孔底部、深孔内壁等一般其他热处理工艺难以强化的表面进行处理。
(4)总输入热量小、热变形小,劳动条件好 由于不是整体加热,而只是小面积扫描加热,所以淬火变形小。在硬化层深度小于0.25mm时,一般无变形,且表面光洁。激光淬火过程中无烟雾、噪声小、辐射热也小,且整个操作过程易于实现自动控制,使劳动条件大为改善。
11. 什么是化学气相沉积?哪些因素会影响化学气相沉积过程?
通过气体物质在加热了的固体工件表面进行化学反应,生成固体沉积物并覆盖在工件表面,从而强化其表面的一种工艺过程,称为化学气相沉积(或CVD法)。这种处理具有覆盖速度快、覆盖能力强、覆盖层质量好以及适用材料范围广等特点,因而受到了国内外普遍重视。
影响化学气相沉积的主要因素有下列几点:
(1)金属基体的成分 金属基体的含碳量对沉积速度影响很大。如TiC在高碳钢、高合金钢上的沉积速度比低碳钢、低合金钢要快得多。这是因为形成TiC所需的碳是靠反应气体和金属基体提供,如金属基体的含碳量较高,反应气体和金属基体同时提供碳原子,形成TiC的碳源充足,沉积速度就会加快;反之,沉积速度就会变慢。
(2)沉积温度 因沉积过程的化学反应都是吸热式反应,提高温度有利于这些反应的继续进行,并可加快反应速度。但温度高又会使金属基体的晶粒粗大及工件的变形量增大,因此TiC和TiN的沉积温度在900~1200℃为佳。
(3)沉积时间 由于沉积厚度总是随着沉积时间的延长而增加,因此,沉积时间主要取决于所要求的涂层厚度。当然与沉积温度、反应气体的成分等也有关系,反应速度越快,沉积时间越短。
(4)混合气体配比 混合气体的成分对沉积速度和涂层的质量都有较大的影响。只有控制混合气体通入量,才能提高沉积速度和获得最佳的涂层性能。如沉积TiC涂层时,若混合气体比例控制不当,不但将使涂层硬度降低,而且涂层会出现龟裂、剥落,甚至会出现大量炭黑,阻碍沉积的进行。
12. 什么是物理气相沉积?与化学气相沉积相比它有何优点?
通过蒸发、电离或溅射等过程产生金属粒子,这些金属粒子在工件表面形成金属涂层或与反应气反应形成化合物涂层,从而强化工件表面的工艺过程,称为物理气相沉积(或PVD法)。由以上定义可知,物理气栩沉积主要是通过三种途径实现反应物与金属界面进行界面反应的,即金属蒸发产生金属粒子、通过等离子体使金属离解产生金属粒子、通过溅射产生金属粒子。所产生的粒子在电场的作用下轰击工件表而并沉积在工件表面,通过扩散与基体形成冶金结合的界而。与CVD法相比,PVD法的优点主要有:涂层材料的选择自由度更大,金属、合金、金属间化合物及陶瓷均可;沉积涂层的工艺温度较低,一般都有在600℃以下;成膜后表面精度高,可不必再对表面进行加工;沉积速度快以及无公害等。
13. 什么是光谱仪?常用的光谱仪有哪些类型?它们有什么用途?
光谱仪是将复色光分解为光谱并进行记录的精密光学仪器。在可见光和紫外光区域,过去常用照相法记录光谱,故也称摄谱仪。在红外区域,一般用光敏或热敏元件逐点记录,故有红外分光计的名称。现在在各个波段均采用光电接收和记录的方法,比较直接、灵敏,称为光电记录光谱仪。光谱仪所用的激发光源有电弧光源、高能预燃低压火花光源、快速火花光源等。为了得到更多的光谱线,还可以把被分析物质放在等离子体火焰中激发,在光谱仪中除采用光电接收方法外,还配有专用计算机,计算物质中各元素含量,可以在数秒种内从显示器的荧光屏读出结果。这种仪器称为等离子体光电直读光谱仪,简称ICP光谱仪,是当前光谱分析中最迅速、最灵敏的一种仪器。虽然各种光谱仪的形式各异,但均有三大主要部分:一是激光光谱的光源;二是光谱仪系统,使不同波长的光聚焦在仪器上的特定位置;三是用置于焦点上的探测器来量光的强度。目前的光谱仪大都采用微型计算机处理实验结果。
在光源作用下,使材料中的元素被激发,不同元素发射不同特征的光,根据光谱仪记录的系列谱线的波长和强度,对照谱线表即可得出材料中所含元素及其含量。原则上周期表中的元素均可用光谱来进行分析,但实际上有些元素很难激发,所以一般能分析的元素只有六七十种。
14. 什么是电子探针X射线显微分析仪?它有哪两种类型?简述其应用情况。
电子探针X射线显微分析仪简称电子探针,缩写为EPA或EPMA。其原理是利用一束细聚焦电子束轰击样品,产生二次电子、背散射电子、吸收电子、特征X射线等各种信号,并据此研究样品的许多特性,包括表面形貌、晶体结构及微米级区域的化学元素的定性定量及其分布分析等。
电子探针是利用信号检测来分析元素的,其方法有两种:一种是通过晶体衍射分光的途径来实现对不同波长X射线的鉴别和测量,叫做波长分散谱仪,简称波谱仪或WDS;另一种是利用锂漂移硅固态检测器测不同元素的X射线的特征能量及强度,叫做能量分散谱仪,简称能谱仪或EDS。
电子探针可以对金属和矿物试样中不同相或组织的成分进行分析,因此广泛应用于如下金属材料分析领域:
(1)合金中相成分的分析 电子探针不仅可以分析固溶体的成分和金属化合物成分,而且可以分析合金中的析出相及沉淀相成分。
(2)金属材料中的偏析及扩散的研究 金属材料经表面处理后,边沿至心部成分将发生很大的变化,并且对性能有很大的影响。若用线扫描分析则可以测定渗层组织元素浓度分布曲线,也可用线扫描及逐点分析精确测定扩散系数和激活能以及渗层的厚度。
(3)晶界偏析 金属材料中由于晶界的偏析和吸附常常引起性能的变化,例如脆性断裂、蠕变性能变差等。电子探针利用线扫描分析方法可测定晶界偏析情况。如不锈钢时效处理后在晶界上析出碳和铬的化合物,使晶界附近贫铬产生晶间腐蚀,因此通过电子探针可以分析材料由于晶界偏析而产生性能变化的原因。
(4)夹杂物鉴定 用金相法鉴定夹杂物的类型主要是利用夹杂物光学性能的差异来鉴别的,所以这只能是定性的分析。使用电子探针对夹杂物进行定点分析,能得出夹杂物元素的正确含量,根据定量分析所得到的成分就可以正确判断夹杂物的类型。所以电子探针可以与金相方法配合,准确检验金属中夹杂类别。
(5)细颗粒粉末分析 普通化学分析方法分析1~20μm范围内的细颗粒粉末的化学成分有一定的难度。可用电子探针分析细颗粒粉末的成分和含量,则具有速度快,分析准确。
(6)痕量分析 痕量元素的存在往往影响材料的性能,为了研究材料性能变差或得到改善的原因,必须对痕量元素进行分析,采用电子探针可检测到(100~1000)×10-6范围内的元素含量,因此可以采用逐点分析或线扫描分析方法测定材料中痕量元素的化学成分。
15. 什么是离子探针显微分析仪?与电子探针相比有何优点?简述其应用情况。
离子探针显微分析仪是以聚焦很细(1~2μm)的高能(10~20keV)一次离子束作为激发源照射样品表面,使其溅射出二次离子并引入质量分析器,按照质量与电荷之比进行质谱分析的高灵敏度微区成分分析仪器,叫做离子探针显微分析仪,简称离子探针(IMA)或二次离子质谱仪(SIMS)。
离子探针具有电子探针不具备的优点,能检测包括氢在内的、元素周期表上的全部元素,对不同的元素,检测灵敏度是不同的。它的绝对灵敏度为10
-15~10
-19,能检测相对含量为10
-6~10
-9原子浓度的痕量杂质。因此,离子探针可以作金属的高纯分析、半导体痕量杂质测量和岩石矿物痕量成分鉴定等。其应用领域如下:
(1)表面和薄膜分析 离子探针作静态分析时,离子溅射是发生在样品表面少数原子层或吸附层上
的,它是研究样品氧化,腐蚀、扩散和催化等表面物理化学过程,检测沉积薄膜、表面污染元素分布和晶体界面结构缺陷的理想工具。
(2)深度分析 作动态分析时,在一次离子束剥蚀作用下,样品成分及其浓度将随着剥蚀时间而变化,因而得到了样品深度—浓度分布曲线。离子探针在半导体材料中对控制杂质元素注入量和注入深度及浓度分布上起着重要作用。还以其横向分辨率为1~2μm、深度分辨率为
的本领,可提供包括轻元素在内的三维空间分析图像。
(3)同位素分析 同位素比值测定精度为0.1%~1%,不仅应用于生物、医药、有机化学和近代核物理,而且在地球和空间科学领域里,在测定月岩、陨石和地球样品微量元素同位素组成及地质年代学研究上,都能发挥微区痕量分析的特长。
(4)绝缘体样品分析 事先在样品表而镀一层碳膜(或金属膜),或者采用低能电子喷射样品表面,也可用负离子轰击样品的方法,以避免绝缘体样品分析测试中在其表面积累电荷以及由此产生的电位变化现象。
16. 简述显微组织分析仪器及作用。
显微组织分析足指用光学显微镜及电子显微镜观察与识别金属的组成相或组织组成体的数量、大小、形态及分布等的特征。光学显微镜用于金相分析已有一百多年的历史了,日前已在普通光学显微镜的基础上,发展到高温及低温的金相装置与观察技术,以研究金属材料在各种状态下的组织形貌,其最大分辨率不大于0.2μm,使用倍数一般在2000倍以下。电子显微镜则具有更高的分辨率和放大倍数,电子金相技术随着透射电镜、扫描电镜和场离子显微镜的陆续问世,并在离子探针、激光探针、俄歇能谱仪等表两分析技术的配合下,使金相分析技术发展到一个新的阶段。电子金相技术可对金属材料的断口形貌、组织结构以及微区化学成分等进行综合分析与测定,因而对金属材料及其制件的质量控制、失效分析、新材料与新工艺的研制等发挥着十分重要的作用。
17. 简述无损检测的种类和目的。
无损检测是在不损坏零件条件下检验材料的内部及表面缺陷,或者对硬度及硬化层深度进行质量检查。它是保证、控制、监视和提高热处理质量的重要手段。在实际应用中比较常见的无损检验方法有以下几种:超声检测、射线检测、磁粉检测、渗透检验和涡流检测等。无损检测既可以检查肉眼不能检查的工件内部缺陷,也可以大大提高检测的准确性和呵靠性。无损检测目的主要有:①探伤、监测热处理过程中的质量缺陷,如淬火裂纹等。②分析缺陷与强度的关系,评价零件存在缺陷时的承载能力及剩余寿命的估算。③硬度与硬化层深度的检查。
18. 一柴油发动机的曲柄轴断裂之后,检查该曲柄轴发现并无塑性变形发生,而且破坏面相当平滑。此外,在此曲柄轴上其他位置发现许多裂纹。你认为这是何种破坏机制所致?
因为曲柄轴是一个不停地在转动的元件,其表面必定受到循环性载荷。我们应会立刻想到这是疲劳所致。无塑性变形发生即能支持我们的断言。更进一步来看,其他裂纹的存在正合于疲劳,其他裂纹未有充分时间来成长到形成危害性破坏所需的尺寸。检查其断口应可以找到海岸线纹或疲劳沟纹。
19. 在一直升机损坏后,检查其转动系统内的齿轮,发现齿轮都已磨损。此齿轮为一渗碳合金钢制成,其表面设计硬度为60HRC。然而,实际测定一个仍附着在齿轮上的轮齿残留部分的硬度,结果发现其硬度仅为30HRC。请判断其损坏的可能原因。
我们知道当硬度降低时,磨损速率会增大。因此我们对破坏是由于齿轮的软化所致的断言颇有信心。然而,我们仍需确定齿轮软化的原因,一个可能的解释是该齿轮并未作渗碳或热处理,这一点只须检查它的显微组织就能揭晓。假定检查的结果发现存在一层适当深度的回火马氏体组织,那么这就意味着齿轮制造工艺合理,但在使用期间因为过热而软化,然后开始磨损。就这个例子而言,其损坏可能是由于齿轮箱中缺乏润滑油,才会使齿轮过热。
20. 超声波清洗机有哪些优点?
超声波清洗机的优点主要反映在几下几个方面:
1)清洗效果好,清洁度高且全部工件清洁度一致。
2)清洗速度快,生产效率高。
3)无须人手接触清洗液,安全可靠,对深孔、细缝和工件隐蔽处亦可清洗干净。
4)对工件表面无任何损伤。
5)节省溶剂、热能、工作场地和人工等。
21. 为什么高碳高合金钢不宜采用真空油淬的方法?为什么真空高压气淬可以解决这一问题?试对真空高压气淬和真空油淬或盐浴淬火进行比较。
对于高碳高合金钢来说,经过真空加热和油淬后,在薄壁部位通常会出现由合金碳化物构成的高硬度白亮层,脆性很大,服役时容易造成早期断裂。对于高速钢来说,由于熔点较低,奥氏体化温度接近熔点,在真空中加热时,经过真空净化的表层原子有较高的活性,而在处于一定真空度下的油中进行淬火冷却时,工件表面在油气膜的瞬间也会发生增碳现象,从而进一步降低熔点,导致表面局部出现熔化现象,所以高碳高合金钢不宜采用真空油淬的方法。
为了解决这一问题,对于高碳高合金钢可以先经真空加热,然后在惰性气体中进行淬火冷却。但是负压和常压下的气冷又不能使厚度较大的工件或批量产品都获得满意的淬硬效果,一则气体本身也需要冷却,二则在有限体积条件下,要增加气体的冷却能力只有靠增加冷却气体的量,即提高冷却气体的压力来实现。
真空高压气淬就是真空热处理发展的一个新方向,这项技术起始于20世纪70年代,具有真空油淬和盐浴淬火无法比拟的优点:①工件表面质量好,无氧化、无增碳和无脱碳。②淬火时温度均匀性好,工件畸变小。③淬火强度可控性好,冷却速度可通过改变气体压力和流速进行控制,以实现等温或分级淬火的效果。④生产过程中能避免油气污染,无须进行中间清洗,从而既符合环保的要求,又能改善作业环境,同时还能简化工序,减少设备占地面积。
22. 简述真空炉安装调试的特点。
真空炉的安装调试有许多方面与常规热处理炉相同,如空炉升温时间的测定、额定功率的测定、炉温均匀性的测定等。除此之外,还有一些与真空炉的特点有关的性能测试在调试时应予注意:
1)在空炉的情况下,进行真空炉配套的真空系统的极限真空度的测量,真空度应能满足规定的极限真空度的要求。
2)对空炉抽真空时间的测量。
3)在真空炉抽成极限真空状态后,关闭真空系统的各通气口的阀门,停掉真空泵,在此后的15min和30min后分别检查炉子的真空度值,以确定炉子的漏气情况。
4)在真空炉的工业运行试验中,按设计条件规定的装炉量和试验工艺进行,在此条件下应能达到规定的真空度。