Закалка, также называемая закалкой, — это процесс нагрева и последующего охлаждения стали (или другого сплава) с высокой скоростью, приводящий к значительному повышению твёрдости, как на поверхности, так и по всему объёму. В случае вакуумной закалки этот процесс осуществляется в вакуумных печах, где можно достичь температуры до 1300 °C. Методы закалки различаются в зависимости от обрабатываемого материала, но наиболее распространённой является закалка в газе с использованием азота.
Вакуумная газовая закалка:
При вакуумной газовой закалке нагрев материала происходит в отсутствие кислорода путем конвекции в среде инертного газа (N₂) и/или теплового излучения в условиях пониженного давления. Сталь закаливается струей азота, при этом скорость охлаждения может определяться подбором избыточного давления. В зависимости от формы заготовки можно также выбирать направление и время продувки азотом. Оптимизация времени и контроль температуры стали осуществляются в процессе с помощью пилотных термопар, которые могут быть размещены на заготовке в камере нагрева. Сталь, подвергнутая термической обработке в вакуумной печи, приобретает заданные свойства прочности и твердости по всему сечению, без поверхностного обезуглероживания. Аустенитное зерно мелкое и соответствует международным стандартам.
Таким способом можно закаливать практически все технически интересные стальные сплавы, такие как пружинные стали, холоднодеформированные стали, закаленные и отпущенные стали, стали для подшипников качения, горячедеформированные стали и инструментальные стали, а также большое количество высоколегированных нержавеющих сталей и чугунных сплавов.
Вакуумная закалка в масле
Закалка в вакуумном масле — это охлаждение нагретых материалов с помощью вакуумного масла. Поскольку перенос шихты происходит в вакууме или среде инертного газа после вакуумной продувки печи, поверхность детали всегда защищена до полного погружения в масло. Защита поверхности при закалке в масле или газе практически одинакова.
Главным преимуществом по сравнению с традиционными системами атмосферной закалки в масле является точный контроль параметров охлаждения. Вакуумная печь позволяет изменять стандартные параметры закалки – температуру и перемешивание – а также давление над закалочной ванной.
Изменение давления над баком создаст разницу давлений внутри масляной ванны, что изменит кривую эффективности охлаждения масла при атмосферном давлении. Зона кипения — это фаза, в которой скорость охлаждения максимальна. Изменение давления масла изменит его испарение под действием тепла нагрузки.
Снижение давления активирует процесс парообразования, который инициирует фазу кипения. Это повышает эффективность охлаждения закалочной жидкости и улучшает её закаливаемость по сравнению с атмосферными условиями. Однако интенсивное образование пара может вызвать образование корки и привести к потенциальной деформации.
Повышение давления в масле препятствует образованию пара и замедляет испарение. Оболочка прилипает к детали и охлаждается более равномерно, но менее резко. Поэтому закалка в масле в вакууме происходит более равномерно и вызывает меньшую деформацию.
Вакуумная закалка водой
Такой процесс, как закалка в вакуумном масле, является идеальным решением для упрочняющей термической обработки алюминия, титана и других материалов, которые необходимо охлаждать с достаточно высокой скоростью.
Время публикации: 07 мая 2022 г.