真空热处理工艺及设备详细介绍

1、真空热处理工艺及设备【详细介 绍】真空热处理工艺及设备内容来源网络，由深圳机械展收集整理！更多相关表面处理工艺展示内容，就在深圳机械展!真空热处理是真空技术与热处理技术相结合的新型热处理技术，真空热处理所处的真空环境指的是低于一个大气压的气氛环境，包括低真空、中等真空、高真空 和超高真空，真空热处理实际也属于气氛控制热处理。真空热处理是指热处理工 艺的全部和部分在真空状态下进行的，热处理质量大大提高。与常规热处理相比， 真空热处理的同时，可实现无氧化、无脱碳、无渗碳，可去掉工件表面的磷屑， 并有脱脂除气等作用，从而达到表面光亮净化的效果。一、真空热处理工艺原理和真空热处理和加热特点工艺原理(1

2、)金属在真空状态下的相变特点。在与大气压只差0.1MPa范围内的真空下，固态相变热力学、动力学不产生什 么变化。在制订真空热处理工艺规程时，完全可以依据在常压下固态相变的原理。 完全可以参考常压下各种类型组织转变的数据。(2)真空脱气作用，提高金属材料的物理性能和力学性能。(3)真空脱脂作用(4)金属的蒸发：在真空状态下加热，工件表面元素会发生蒸发现象。(5)表面净化作用，实现少无氧化和少无脱碳加热。6)金属实现无氧化加热所需的真空度。在考虑工作真空度时应注意几点：(1)在900 C以前，先抽0.1Pa以上高真空，以利脱气。(2) 10-1Pa进行加热，相当于1PPM以上纯度惰性气体，一般黑色

3、金属就不 会氧化。(3)充入惰性气体时，如充 133Pa , (50%N2+50%H2)的氮氢混合气体，其效果比10-210-3Pa真空还好。此时氧分压 66.5Pa是安全的。(4)真空度与钢表面光亮度有对应关系。(5) 一般10-3133Pa 真空范围内，真空度温差为± 5C,如气压上升，温度 均匀性下降，所以充气压力应尽量可能低些。真空高压气冷淬火技术 当前真空高压气冷淬火技术发展较快，相继出现了负压高流率气冷、加压气冷、高压气冷、超高压一气冷等新技术，不但大幅度提高了真空气冷淬火能力，且淬 火后工件表面光亮度好，变形小，还有高效、节能、无污染等优点。真空高压气冷淬火的用途是材料

4、的淬火和回火， 不锈钢和特殊合金的固溶、时效， 离子渗碳和碳氮共渗，以及真空烧结，钎焊后的冷却和淬火。用高压氮气冷却淬火时、被冷却的负载只能是松散型的，高速钢可淬透至70100mm ,高合金热作模具钢可达 25100mm 。用1000kPa高压氮气冷却淬火时，被冷却负载可以是密集型的，比600kPa冷 却时负载密度提高约30%40%。用2000kPa超高压氮气或氮气和氮气的混合气冷却淬火时，被冷却负载是密集 的并可捆绑在一起。其密度较 600kPa氮气冷却时提高80%150% ,可冷却 所有的高速钢、高合金钢、热作工模具钢及铭钢和较多的合金油淬钢，如较大尺 寸的钻钢。具有单独冷却室的双室气冷淬

5、火炉的冷却能力优于相同类型的单室炉。200kPa氮气冷却的双室炉的冷却效果和 400kPa的单室炉相当。但运行成本、维修成 本低。由于我国基础材料工业（石墨、铝材等）和配套元器件（电动机）等水平 有待提高。所以在提高600kPa单室高压真空护质量的同时，发展双室加压和高压气冷淬火炉比较符合我国的国情。真空渗氮技术真空渗氮是使用真空炉对钢铁零件进行整体加热、充入少量气体，在低压状态下 产生活性氮原子渗入并向钢中扩散而实现硬化的；而离子渗氮是靠晖光放电产生的活性N离子轰击并仅加热钢铁零件表面，发生化学反应生成核化物实现硬化 的。真空渗氛时，将真空炉排气至较高真空度 0.133Pa后，将工件升至，5

6、30 560 c ,同时送入氨气或复合气体，并对各种气体的送入量进行精确控制，炉压 控制在0.667Pa，低压状态能加快工件表面的气体交换，活跃的N元素（或N ,C）来自化学反应及氨气，保温35h后，用炉内惰性气体进行快速冷却。不同 的材质，经此处理后可得到渗层深为 2080 pm、硬度为6001500HV 的硬 化层。真空渗氮有人称为真空排气式氮碳共渗， 其特点是通过真空技术，使金属表面活 性化和清净化。在加热、保温、冷却的整个热处理过程中，不纯的微量气体被排 出，含活性物质的纯净复合气体被送入，使表面层相结构的调整和控制、质量的 改善、效率的提高成为可能。经 X射线衍射分析证实，真空渗氮处

7、理后，渗层 中的化合物层是e单相组织，没有其他脆性存在，所以硬度高，韧性好，分布也 好。“白层”单相e化合物层可达到的硬度和材质成分有关。材质中含铭量越高，硬度也呈增加趋势。铭 13%时，硬度可达到1200HV ;含 铭18% （质量分数，余同）时，硬度可达1500HV ;含铭25%时，硬度可达1700HV 0无脆性相的单相£化合物层的耐磨性比气体氮碳共渗组织的耐磨性高， 抗摩擦烧伤、抗热胶合、抗熔敷、抗熔损性能都很优异。但该“白层”的存在对 有些模具和零件也有不利之处，易使锻模在锻造初期引起龟裂，焊接修补时易生 成针孔。真空渗氮还有一个优点，就是通过对送入炉内的含活化物质的复合气体

8、 的种类和量的控制，可以得到几乎没有化合物层（白层），而只有0.1-1mm 扩 散层的组织。其原因可能是在真空炉排气至0.133Pa后形成的，另一个原因是带有活性物质的复合气体在短时间内向钢中扩散形成的组织。这种组织的优点是 耐热冲击性、抗龟裂性能优异。因而对实施高温回火的热作模具，如用高速钢钢 制模具可以得到表面硬度高、耐磨性好、耐热冲击性好、抗龟裂而又有韧性的综 合性能；但仅有扩散层组织时，模具的抗咬合性、耐熔敷、熔损性能不够好。由 于模具或机械零件的服役条件和对性能的要求不一，在进行表面热处理时，必需调整表面层的组织和性能。真空渗氮除应用于工模具外，对提高精密齿轮和要求 耐磨耐蚀的机械零

9、件以及弹簧等的性能都有明显效果，可接受处理的材质也比较广泛。真空高压气冷等温淬火形状复杂的较大工件从高温连续进行快速冷却时容易产生变形甚至裂纹。以往可用盐浴等温淬火解决。在单室真空高压气冷淬火炉中能否进行气冷等温淬火呢？ 在带有对流加热功能的单室高压气冷淬火炉中对两组小320mm X120mm 两块 叠装的碳素结构钢用不同冷却方式淬火后的对化结果。一组是在1020 C加热后，在600kPa压力下连续用高纯氮气冷却（风向是上、下相互交替，40s切换一次）的结果。另一组是对试样表面、心部进行370 C时的控制冷却。从两组曲线的对比可以看出，心部温度通过 500 C的时间（半冷时间）只差约2min。从 表面进行控制冷却开始到心部温度到达 370 c附近，需27min 。由此可见，在 单室真空高压气淬火炉进行等温气冷淬火是可行的。真空清洗与干燥技术目前有的热处理还离不开清洗干燥工序， 尤其需油冷的各类热处理，清洗干燥的 任务更繁重、难度也更大。国际上使用效果最佳的清洗剂是卤素系清洗