真空热处理是一种将热处理工艺在真空状态下进行的技术,它具有多种优点,其中之一就是能够提升工件表面的光亮度和美观度。以下是具体原因和表现:

原因之一:由于真空度高,真空炉内残存气体的分子密度(单位体积中残存的分子数)很小,氧化介质极稀薄,残存气体分子与金属的碰撞频率下降,气一固界面上的氧化物等反应速度变得极其缓慢,氧化作用被抑制。表面上即使形成氧化膜也很薄,只有1~2nm,不会形成可见的氧化膜,所以,可以认为金属没有被氧化。

原因之三:真空炉内残存气体的实际成分并不是大气成分随气压降低而成比例变化的。对真空炉内气体成分实测结果表明,在1.33 × 10-1Pa真空度下,真空炉(全套)内残存的气体中,空气只占体积分数0.5%左右,其余大部分是水蒸气及其他物质的蒸发气体等。水蒸气占残余体积分数可达25%~75%,其来源主要是真空炉结构材料、发热体材料和工件吸附气体在抽真空和加热过程中的解吸。其他物质蒸发气体,如工件表面油污蒸发,油蒸发泵、扩散泵用油的蒸气在300℃以上发生分解,放出氢、碳和各种碳化物气体,在真空炉内形成一定量的含碳气体,在高温1000℃下,水蒸气含量下降到体积分数的1%~4%,含氧量比大气压的下降2~3个数级,而还原性气体成分H2、CO的比例上升,就气氛而言,氧化的可能性减少,即使有微量氧化,形成的氧化膜也会被还原。

因此,在真空中加热,氧化作用被抑制,可获得光亮的表面。

净化作用。由上述可知,真空条件下加热,工件表面的氧化膜被还原。同时,在真空炉内氧分压很低的情况下,金属氧化物可分解为亚氧化物,亚氧化物在真空加热中容易升华而挥发,由真空泵抽走。

附着在工件表面的油污是碳、氢、氧化合物,蒸气压较高,在真空条件下加热易挥发或分解,被真空泵抽走,起到净化.工件表面的作用。

脱气作用。通常,金属中总会溶解有一定量的气体,如H2、O2、N2等,在真空条件下进行热处理,有利于金属脱气。金属的脱气,有利于提高它的塑性和强度。温度越高,分子热运动越剧烈,有利于促使溶解于金属中的气体扩散到表面;真空度越高,气压越低.越有利于扩散到金属表面的气体逸出。

蒸发现象。常压下,金属及其合金的蒸发很少,但是在真空条件下进行热处理,金属表面合金元素的蒸发有时是很严重的,这将会造成表面合金元素的贫乏,从而改变合金组织,使力学性能下降,而且金属的蒸发,可导致邻近的工件表面黏结,影响工.件表面光亮度,甚至于报废。也可使加热元件及炉体污染,造成短路。如Zn、Mg、Mn、Al、Cr等元素蒸气压较高,极易蒸发。所以,在高铬钢、高速钢进行真空热处理时,应考虑合金元素的蒸发问题。对于一般合金结构钢,因处理温度低及热处理后切削余量大于产生蒸发的表面层厚度,影响不大,可不考虑。

通常,为了保证工件表面的光亮度又要减少合金元素的蒸发,可以先将炉内气压抽到较高的真空度,随即充入高纯度氮气或氩气,使炉内气压维持在26.6~200Pa下进行热处理。

加热速度缓慢。在真空中加热,因气体稀薄,而使得进行传热的三种方式——传导、对流、辐射中只以辐射为主。而在600℃以下,辐射作用又很微弱,所以,真空加热速度缓慢。

在当今追求品质、高性能的工业制造大环境下,真空热处理技术以其独特的技术优势在金属工件的处理方面发挥着不可替代的作用。从对工件表面光亮度的提升,到对美观度的有效改善,真空热处理都展现出的应用价值。

从光亮度的角度来看,真空热处理通过创造无氧化、无脱碳、无渗碳的环境,脱脂除气的作用以及特殊的表面处理效果,让金属工件焕发出原本的金属光泽,甚至产生独特的表面色泽效果。这不仅满足了产品对外观光亮的基本要求,更在某些情况下为工件赋予了独特的视觉特征。

从美观度的角度出发,真空热处理的无污染和公害特性保证了工件表面的纯净性,无氢脆危险确保了工件表面的完整性,高自动化程度减少了人为因素造成的表面瑕疵。这些因素综合起来,使得经真空热处理后的工件在美观度上达到了一个较高的水平。

以上就是东宇东庵介绍的真空热处理工件表面光亮度及美观度解析。