金屬材料的真空熱處理研究

耿大龍

摘?要：在當(dāng)今社會(huì)，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求越來越高，對(duì)衣食住行的需求也是與日俱增，而在滿足衣食住行的同時(shí)還要考慮到其他方面的問題如環(huán)保、節(jié)能等，因此對(duì)于能源的節(jié)約和環(huán)境保護(hù)就成為了我們的首要目標(biāo)。金屬材料由于其優(yōu)良的性能和較高的使用價(jià)值，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。本文圍繞“金屬材料的真空熱處理”進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：金屬材料;真空熱處理;研究

引言

由于傳統(tǒng)的熱處理工藝存在著許多缺點(diǎn)，比如：操作過程復(fù)雜，成本高等，這就導(dǎo)致了其不能大規(guī)模的應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。而真空加熱技術(shù)可以很好的克服上述這些缺陷，并且還具有很大的實(shí)用性。下文主要研究金屬材料的真空熱處理，并將真空沸石進(jìn)行改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)金屬材料的真空熱處理。

一、真空熱處理基礎(chǔ)理論

熱處理是指在一定的溫度下，將固體物質(zhì)在常溫（常溫）和高溫（常壓或低溫）環(huán)境中的化學(xué)成分轉(zhuǎn)化為液態(tài)的過程或化學(xué)反應(yīng)的一門學(xué)科。在工業(yè)生產(chǎn)中，由于其工藝流程復(fù)雜，操作條件苛刻，且對(duì)設(shè)備要求高，所以熱處理技術(shù)的應(yīng)用受到了很大的限制和制約。真空熱處理是指在負(fù)壓下，通過加熱、加壓使固態(tài)物料轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴趹B(tài)，從而得到我們所需要的產(chǎn)品及材料的一種方法。真空熱解的基本原理就是利用真空系統(tǒng)的負(fù)壓力使物體發(fā)生形變，當(dāng)被加工的樣品達(dá)到所需的尺寸時(shí)，就可以進(jìn)行傳質(zhì)。

二、真空熱處理的研究現(xiàn)狀與問題

真空熱處理是在真空條件下，利用加熱介質(zhì)（如水、油等）將材料表面的原子或分子帶點(diǎn)的部分原子（如碳、氧等）與基體金屬離子發(fā)生反應(yīng)，從而使它們形成的結(jié)合態(tài)的過程稱為熱解。它可以通過改變金屬的熔點(diǎn)來控制其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和功能。

目前，國(guó)內(nèi)外使用較多的是熱處理爐進(jìn)行金屬材料的真空熱處理，而爐的溫度和壓力是影響真空度的重要因素，在一定范圍內(nèi)，爐內(nèi)的高溫環(huán)境對(duì)其真空性能的要求非常高，所以需要對(duì)其真空特性的研究來確定其最佳的工作條件。

三、真空熱處理措施

在真空熱處理的過程中，要想使材料的性能得到提高，就需要對(duì)其進(jìn)行一定的加熱和冷卻。在這個(gè)過程中，材料必須要有一個(gè)很好的純水，這也是為了讓它的溫度降低，但是如果沒有純水，就會(huì)造成材料的浪費(fèi)或者是產(chǎn)生有毒的物質(zhì)等。所以可以采用真空蒸鍍的方式來對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)化，這樣既能使材料的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最高，又能節(jié)約成本。

（一）精密計(jì)算真空熱處理實(shí)驗(yàn)方案

由于真空熱處理的材料具有高的耐蝕性和耐候性，所以真空熱處理的過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的有毒氣體，對(duì)環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重危害，因此必須對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的控制和管理，計(jì)算、選擇最佳真空熱處理實(shí)驗(yàn)方案。

例如，工作人員可以將制備好的金屬材料樣品放入恒溫水浴鍋中，設(shè)置溫度為50℃，設(shè)定時(shí)間為24h，將真空時(shí)的環(huán)境放置于37℃的恒溫水浴鍋中，在真空熱處理后，觀察其表面溫度變化，并記錄數(shù)據(jù)。然后取上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的平均值作為標(biāo)準(zhǔn)值，帶入公式求得最優(yōu)的真空熱處理方案的值與所得到的數(shù)值相對(duì)應(yīng)的誤差率，從而求出該優(yōu)化的真空熱處理的最終效果。

（二）嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件

在熱處理的過程中，由于外界溫度的變化（如酸堿、氧化劑等），會(huì)產(chǎn)生一些新的官能團(tuán)，這些官能團(tuán)的存在會(huì)對(duì)材料的性能造成一定的影響。所以，控制好實(shí)驗(yàn)條件是必不可少的措施。

首先，在加熱的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員要盡量避免高溫對(duì)材料的損害作用，利用其他隔熱材料保護(hù)好實(shí)驗(yàn)材料，防止因高溫而破壞原有的晶粒，降低了晶粒的質(zhì)量和硬度。第二，實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)該選擇具有強(qiáng)耐腐蝕性的材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提高耐腐蝕性，可以減少因外力引起的應(yīng)力而導(dǎo)致的形變。第三，在進(jìn)行耐蝕性試驗(yàn)時(shí)，要選擇合適的時(shí)間來完成。第四，如果沒有做好充分的準(zhǔn)備工作，就容易被氧化，失去活性。所以，實(shí)驗(yàn)者需要提前做實(shí)驗(yàn)，以確定出最佳的工藝條件，然后再根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)情況來決定是否使用此方法。一般有三種：（1）浸泡法;（2）浸漬法;最后一種是化學(xué)沉淀法。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)具體的環(huán)境而定。

（三）嚴(yán)格控制加熱過程

由于實(shí)驗(yàn)中使用的真空熱處理的物質(zhì)是金屬材料，而金屬材料的性質(zhì)對(duì)其的性能影響很大。像導(dǎo)熱性、耐腐蝕性、耐磨性等。在真空熱處理的過程中，實(shí)驗(yàn)人員會(huì)發(fā)現(xiàn)很多的問題，當(dāng)樣品的表面有裂紋時(shí)，很容易就會(huì)造成實(shí)驗(yàn)的失敗;當(dāng)樣品的內(nèi)部有孔隙時(shí)，由于孔隙的存在導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也是很常見的;另外，在進(jìn)行真空時(shí)，如果樣品的內(nèi)部分子的尺寸和形狀都比較小，那么就很難達(dá)到理想的真空效果。所以，實(shí)驗(yàn)者必須嚴(yán)格控制加熱過程。

首先，在真空熱處理的過程中，實(shí)驗(yàn)人員要盡量減少熱源的使用量，因?yàn)樵谡婵諢崽幚淼臅r(shí)候可能會(huì)造成材料的損耗和環(huán)境的污染。第二，在進(jìn)行真空處理時(shí)，要嚴(yán)格控制溫度的變化范圍，避免由于高溫而導(dǎo)致材料發(fā)生腐蝕或者是性能的下降。第三，一定要保證加熱的均勻性，這樣才能讓材料的耐用性得到提高，讓其可以更好的應(yīng)用到生活中。第四，如果想達(dá)到理想的效果，就必須要求真空的操作簡(jiǎn)單，并且能夠有效的對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，所以需要對(duì)真空的操作程序以及相關(guān)的注意事項(xiàng)做進(jìn)一步的優(yōu)化和改進(jìn)，定期參加實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié)。同時(shí)還要考慮到不同的樣品之間的相容性，嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)規(guī)則，將相容與不相容的樣品分開存放，防止出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的不穩(wěn)定現(xiàn)象。

結(jié)語

綜上所述，原子物理是一門古老的學(xué)科和科學(xué)，它在自然科學(xué)中占有重要地位。隨著時(shí)代的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及人類對(duì)自然的認(rèn)識(shí)不斷加深，人們已經(jīng)意識(shí)到了利用金屬材料來制作各種材料的重要性;同時(shí)，也越來越重視金屬的應(yīng)用與創(chuàng)新。

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