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可控氣氛
在可伐合金中總存在著各種雜質(zhì),其中既有固態(tài)雜質(zhì),如碳、錳、硅等等,也含有氣態(tài)雜質(zhì),如H2O、CO和CO2。其中由于碳在高溫封接中,會與水氣或氧發(fā)生氧化反應(yīng),產(chǎn)生CO2或CO,導(dǎo)致漏氣、漏孔,因此在退火過程中,對可伐零件表面進行脫碳處理就顯得十分必要。另外,可伐零件的表面也或多或少地存在著金屬氧化物,故將金屬氧化物進行還原也是必需的。眾所周知,氫氣是一種還原性氣體,它能還原金屬氧化物,同時當溫度在700℃以上時,它具有一定的脫碳作用,而水蒸汽具有強烈的脫碳作用。因此,一般選擇濕氫作為可伐零件退火的氣氛。在高溫濕氫中,發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng):
上述化學(xué)反應(yīng)是可逆反應(yīng),在密閉容器中反應(yīng)是不能進行到底的,只能達到一個動態(tài)的平衡。對式(2)和(3)來說,水蒸汽是氧化性氣體,而H2是還原性氣體,為了使退火中的[Fe]不被氧化,應(yīng)控制退火爐中的氣氛為還原氣氛。根據(jù)在上述反應(yīng)中,水蒸汽處于一種比較活躍的位置,所以只要控制了爐中水蒸汽含量,便可控制爐中的氣氛。在生產(chǎn)中通過測量“露點”來間接測量水蒸汽含量。在可控氣氛退火爐中,為防止空氣向爐內(nèi)擴散,通常爐內(nèi)氣壓略大于101325 Pa,為方便計算,則假定爐內(nèi)氣壓為101325 Pa,采用1000℃的退火溫度。,Kp為當反應(yīng)達到平衡時的平衡常數(shù),A為固體反應(yīng)物的活度,P為氣體反應(yīng)物的分壓強。
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可伐合金毛細管加熱速度與冷卻速度
加熱速度與冷卻速度也是熱處理工藝中兩個重要的參數(shù),但由于可伐合金的材料組織為奧氏體,其β一a的相變溫度為一78.5℃,因此一般情況下在加熱和冷卻過程中不存在相變問題。在裝爐量不大和零件腔壁較薄的情況下,加熱與冷卻速度的大小對退火效果的影響不大;但當裝爐量較大或零件較厚的時候,由于爐中溫度一般是靠外部熱源的輻射和對流來的,爐內(nèi)溫度的變化體現(xiàn)在離熱源較近的零件上和零件的表面上,因此加熱速度太快,將使零件表面與心部產(chǎn)生溫度差,加熱速度越快,則內(nèi)外溫度差越大,熱應(yīng)力就越大,可能導(dǎo)致零件的變形和局部晶粒粗大,甚至開裂,這對金屬的封接是非常不利的。在這種情況下,必須要求控制加熱速度,具體處理需考慮裝爐量及零件厚薄,建議加熱速度每小時不超過300~600℃。當然,冷卻也存在同樣的情況,亦給予同樣的考慮及處理。
可伐管殼類零件的退火處理是提高其封接質(zhì)量的重要前提,它的好壞直接影響金屬外殼的封裝質(zhì)量,而退火處理的質(zhì)量又與退火溫度、保溫時間和退火可控氣氛密切相關(guān)。只要上述三個條件掌握適當,相互匹配并能根據(jù)具體情況靈活處理,就一定能保證可伐零件的退火質(zhì)量。
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