Bốc hơi

Khi thực hiện bất kỳ loại xử lý nhiệt chân không nào, điều quan trọng là phải nhận thức được khả năng bay hơi và / hoặc thăng hoa của các yếu tố, có thể có trong vật liệu đang được xử lý, đưa vào hệ thống chân không với khối lượng công việc, vốn có trong thiết bị thiết kế hoặc giới thiệu trong quá trình bảo trì, sửa chữa hoặc xây dựng lại. Trong trường hợp bay hơi có thể là một mối quan tâm, tốc độ hóa hơi có tầm quan trọng hàng đầu và liên quan trực tiếp đến áp suất lò (áp suất càng cao, sự va chạm của các phân tử khí càng thường xuyên và tương ứng, một số nguyên tử kim loại rời khỏi bề mặt kim loại) .

Bốc hơi là gì ?

Bay hơi là quá trình xảy ra khi một hóa chất hoặc nguyên tố được chuyển đổi từ chất lỏng (hoặc chất rắn) thành chất khí. Khi chất lỏng được chuyển thành chất khí, quá trình này được gọi là bay hơi hoặc sôi; khi một chất rắn được chuyển thành chất khí, quá trình này được gọi là thăng hoa. Áp suất tác động bởi hơi của chất lỏng trong không gian hạn chế được gọi là áp suất hơi của nó. Khi nhiệt độ tăng quá áp suất hơi của nó. Ngược lại, áp suất hơi giảm khi nhiệt độ giảm.

Áp suất hơi khác nhau đối với các chất khác nhau ở bất kỳ nhiệt độ nào, nhưng mỗi chất có áp suất hơi riêng cho từng nhiệt độ nhất định. Tại điểm sôi của nó, áp suất hơi của chất lỏng bằng áp suất khí quyển. Ví dụ, áp suất hơi của nước, được đo bằng chiều cao của thủy ngân trong áp kế, là 4,58 mm ở 0 ° C và 760 mm ở 100 ° C (điểm sôi của nó).

Tất cả các kim loại bay hơi như một hàm của nhiệt độ (hiệu ứng bậc một) và mức chân không (hiệu ứng bậc hai). Phương trình 1 cho phép chúng ta xác định tốc độ bay hơi, Q và cho chúng ta thấy rằng mối quan hệ nhiệt độ áp suất hơi gần như logarit. Tốc độ bay hơi là lớn nhất trong điều kiện chân không cao.

(1) công thức-2

Ở đâu

Qmax = tốc độ bay hơi (g / cm3-giây)

Pv = áp suất hơi (torr)

T = nhiệt độ (° K)

M = trọng lượng phân tử

Trong lò chân không, kim loại có xu hướng bay hơi ở nhiệt độ dưới điểm nóng chảy của chúng. Các phần dài hơn được giữ ở nhiệt độ và ở một mức chân không nhất định, tổn thất của nguyên tố kim loại càng lớn khi bay hơi. Trong đó nguyên tố là một phần của hệ thống hợp kim kim loại, mối quan hệ áp suất hơi sẽ thay đổi (tổng áp suất hơi của hợp kim là tổng áp suất hơi của mỗi thành phần nhân với tỷ lệ phần trăm trong hợp kim .

Khi xử lý nhiệt, chúng tôi thường xử lý thép không gỉ và thép công cụ hoặc hợp kim kỳ lạ hơn trong chân không. Crom có ​​trong các vật liệu này bay hơi đáng chú ý ở nhiệt độ và áp suất trong phạm vi xử lý nhiệt thông thường. Xử lý crôm trên 990 ° C sẽ bốc hơi nếu mức chân không nhỏ hơn 1 x 10-4 torr và các bộ phận được giữ trong thời gian dài. Các chất xử lý nhiệt thường quan sát sự đổi màu màu lục (crom oxit) ở bên trong lò chân không của chúng, kết quả của hơi crom phản ứng với không khí rò rỉ vào vùng nóng. Mặt khác, bốc hơi là sáng và giống như gương. Để tránh điều này, áp suất riêng phần hoạt động trong khoảng 0,3 đến 5 torr là điển hình cho hầu hết các bộ phận mang crôm.

Có thể tránh sự suy giảm quá trình hàn chân không (bạc, đồng, niken) của hợp kim kim loại phụ bằng cách tăng áp suất trong lò lên mức cao hơn áp suất hơi của hợp kim ở nhiệt độ hàn. Ví dụ, đồng có áp suất hơi cân bằng ở 1120 ° C 1 x 10-3 torr thường được chạy ở áp suất riêng phần từ 1 đến 10 torr. Niken hàn thông thường được thực hiện trong phạm vi 10-3 đến 10-4. Tuy nhiên, trong phạm vi 10-5 đến 10-6 torr, bạn có nguy cơ mất một số niken có áp suất hơi cân bằng 1 x 10-4 torr ở 1190 ° C.

Ví dụ, chế biến nhôm, cadmium, magiê, mangan và kẽm hoặc hợp kim của chúng ở nhiệt độ thấp tới 400 ° C có thể là cận biên hoặc hoàn toàn không thực tế. Đây là lý do tại sao chế biến đồng thau (hỗn hợp đồng và kẽm) thường không được thực hiện trong các hệ thống chân không hoặc nếu có, ở áp suất một phần gần khí quyển. Khi nhiệt độ tăng, càng ngày càng ít vật liệu có thể chạy mà không bị ảnh hưởng.

Áp suất hơi (hay còn gọi là áp suất hơi cân bằng) được định nghĩa là áp suất tại đó pha hơi ở trạng thái cân bằng với pha lỏng (hoặc rắn) ở bất kỳ nhiệt độ nào. Dưới áp suất này, sự bốc hơi bề mặt nhanh hơn sự ngưng tụ trong khi bên trên nó bốc hơi bề mặt chậm hơn. Một chất có áp suất hơi cao ở nhiệt độ bình thường được coi là dễ bay hơi. Áp suất hơi cân bằng là một dấu hiệu cho thấy tốc độ bay hơi của chất lỏng, nghĩa là xu hướng của các hạt thoát ra khỏi chất lỏng hoặc chất rắn.

Khi nhiệt độ tăng, kết quả là động năng của các phân tử tăng lên (tức là, nhiều phân tử hơn bước vào pha hơi, do đó làm tăng áp suất hơi).