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奥氏体manbetx998低温离子硬化处理设备研究现状

来源:至德钢业 日期:2020-10-08 10:00:32 人气:53

  离子化学热处理经过几十年的不断发展,在热处理行业中得到了广泛的应用,已成为行业中不可或缺的一个组成部分,随着离子渗氮工艺实现工业化,离子渗氮设备的发展也主导着离子热处理设备的发展。德国学者B.Berghous于20世纪30年代首次发现了在辉光作用下进行材料表面硬化处理的优越性,并以此方法进行了渗氮处理,获得了离子渗氮发明专利。该技术随后应用于军事领域,50年代后,原西德科学家对该技术进行进一步的研究,于1967年Klockner Ionon公司将该技术实现了工业化。奥地利RUBIG公司生产出一种新型的离子渗氮设备,该设备带有热辅助或对流加热装置。由于在炉体内部增加了加热组件,在提高工件加热的均匀性和加热速度的同时,还可实现真空加热和回火等操作。但是该设备结构复杂、制造费用高、维修困难,不能对体积较大的工件进行处理。我国在60年代末期开始了离子渗氮的研究,涉及离子渗氮基础理论、工艺流程、处理设备等多个领域。1980年,我国已有渗氮炉400余台,位列世界第一。目前我国在离子化学处理领域,已位于世界领先水平。


 离子热处理设备由炉体(真空反应室)、电源(离子发生器)、供气系统、真空系统、测温装置及其他组件共同组成,其中电源和真空反应室是最为重要的部分。


 一、真空炉体


 离子化学热处理设备的真空炉体有两大类:一是水冷双层炉壁,分为钟罩式、井式和立式等规格,内置1~2层用低碳钢、manbetx998或铝合金制造的隔热层,功率在10~500kW,有效加工范围直径300~1700mm,高400~4000mm。这种结构简单、造价便宜、组合方便,但耗能大、温度均匀性不易控制,工件处理后的冷却速度无法控制,这种炉体主要适用于离子渗氮处理,通过添加隔热层和采用电阻加热对炉体晶型改造,也可用于离子渗碳;另一种炉体是带油淬装置的双室离子渗碳炉,这种炉型的炉温均匀性好、工艺调节范围宽、操作容易,但是结构复杂、造价较高、较少用于离子渗氮处理。


 随着真空设备制造技术的的发展,真空热处理设备制造厂家又开发了带有对流系统的热壁真空炉体和带高压气淬装置的离子渗碳炉。前者在原始的冷炉壁上使用硅酸铝纤维保温层或炭毡进行保温、利用热辐射加热及循环风扇提高加热区的温度均匀性,大大提高了工艺调节范围,降低了功耗,可以较好地控制工件的升温及冷却速度,适合对离子氮碳共渗热处理后进行快冷操作;后者大部分为单室结构,渗碳结束后利用高压气体进行淬火,避免了油淬对炉膛的污染,形变量小、工件光洁,简化了设备结构和操作过程。


二、离子化学热处理电源


 目前,应用较多的仍是直流电源,电压在0~100V之间连续可调,灭弧系统采用限流电阻加LV振荡,也可采用电子开关,但因直流电源的固有性质,存在着一些不足:灭弧较慢,容易烧蚀工件;存在空心阴极效应,容易造成狭缝和小孔过热;无功损耗较大;工艺操作不易调节。鉴于此,我国科研人员从80年代末开始了对脉冲电源的研究工作。脉冲电源的使用,成为近几十年离子化学热处理发展的最大亮点。


 我国早起开发用于等离子表面处理的脉冲电源采用可关晶闸管,频率为1kHz,灭弧时间小于60μs;90年代以后开发的脉冲电源大部分使用了绝缘栅晶体管,性能得到进一步提高。现在,脉冲电源最大峰值电流可达300A,电压为0~1500V,脉冲频率在10~20kHz,导通比在0.15~0.8区间内连续可调,灭弧时间<10μs。脉冲电源为离子化学热处理行业注入了新的活力。此外,人们在直流电源离子化学处理和脉冲电源离子化学热处理的前提下进行了进一步的探索与研究,极大地丰富了离子化学热处理的技术手段。


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