Закаляването, наричано още втвърдяване, е процес на нагряване и последващо охлаждане на стомана (или друга сплав) с висока скорост, при който се наблюдава значително увеличение на твърдостта, както на повърхността, така и по цялата повърхност. В случай на вакуумно закаляване, този процес се извършва във вакуумни пещи, в които могат да се достигнат температури до 1300°C. Методите на закаляване ще се различават в зависимост от обработвания материал, но най-често срещаното е газовото закаляване с азот.
Вакуумно закаляване с газ:
По време на вакуумно-газово закаляване, материалът се нагрява в отсъствие на кислород чрез конвекция в средата на инертен газ (N₂) и/или топлинно излъчване при подналягане. Стоманата се закалява с поток от азот, като скоростта на охлаждане може да се определи чрез избор на свръхналягане. В зависимост от формата на детайла е възможно да се избере и посоката и времето на продухване с азот. Оптимизацията на времето и контролът на температурата на стоманата се извършват по време на процеса с помощта на пилотни термодвойки, които могат да се поставят върху детайла в нагревателната камера. Стоманата, термично обработена във вакуумна пещ, получава зададените свойства на якост и твърдост по цялото напречно сечение, без повърхностно обезвъглеродяване. Аустенитното зърно е фино и отговаря на международните стандарти.
Практически всички технически интересни стоманени сплави, като пружинни стомани, студено обработени стомани, закалени и темперирани стомани, стомани за лагери с антифрикционно действие, горещо обработени стомани и инструментални стомани, както и голям брой високолегирани неръждаеми стомани и чугунени сплави, могат да бъдат закалени по този начин.
Вакуумно закаляване с масло
Вакуумното закаляване с масло е охлаждане на нагрятите материали чрез вакуумно масло. Тъй като прехвърлянето на шихтата се извършва под вакуум или защита от инертен газ, след като пещта бъде вакуумно продухана, повърхността на детайла е винаги защитена, докато не бъде напълно потопена в маслото. Защитата на повърхността е много подобна, независимо дали се извършва закаляване в масло или газ.
Основното предимство в сравнение с конвенционалните решения за атмосферно закаляване в масло е прецизният контрол на параметрите на охлаждане. С вакуумна пещ е възможно да се променят стандартните параметри на закаляване – температура и разбъркване – както и да се променя налягането над резервоара за закаляване.
Промяната в налягането над резервоара ще предизвика разлика в налягането вътре в маслената баня, което променя кривата на ефективност на охлаждане на маслото, определена при атмосферно налягане. Всъщност, зоната на кипене е фазата, през която скоростта на охлаждане е най-висока. Промяната в налягането на маслото ще промени неговото изпаряване поради топлината на товара.
Намаляването на налягането ще активира феномена на изпаряване, което инициира фазата на кипене. Това ще увеличи ефективността на охлаждане на закаляващата течност и ще подобри капацитета за втвърдяване в сравнение с атмосферните условия. Въпреки това, масивното генериране на пара може да причини феномен на обвивка и потенциална деформация.
Увеличаването на налягането в маслото възпрепятства образуването на пари и забавя изпарението. Обвивката залепва за детайла и се охлажда по-равномерно, но по-малко драстично. Следователно закаляването с масло във вакуум е по-равномерно и води до по-малко деформации.
Вакуумно закаляване с вода
Процес, подобен на вакуумно закаляване с масло, е идеалното решение за закаляване чрез термична обработка на алуминий, титан или други материали, които трябва да се охлаждат с достатъчно бърза скорост.
Време на публикуване: 07 май 2022 г.