08真空热处理炉

1、1.1第八章第八章 真空热处理炉真空热处理炉 授课人：杨晓敏授课人：杨晓敏North University of ChinaCollege of Materials Science and Engineering2008.01.041.2教学提示教学提示教 学 要 求教 学 要 求 了解真空热处理炉的分类、结构、特点了解真空热处理炉的分类、结构、特点和适用；了解真空热处理炉的电热元件及主要元和适用；了解真空热处理炉的电热元件及主要元件的设计；了解电炉真空系统组成、工作原理和件的设计；了解电炉真空系统组成、工作原理和特点。特点。 真空热处理是热处理工艺过程的全部或真空热处理是热处理工艺过程的全部

2、或部分在真空状态下进行。真空当作一种纯度较高部分在真空状态下进行。真空当作一种纯度较高的保护气体。的保护气体。第八章第八章 真空热处理炉真空热处理炉1.3 8 81 1 真空系统真空系统 8 82 2 真空热处理炉的分类真空热处理炉的分类 8 83 3 真空热处理炉所用材料真空热处理炉所用材料 8 84 4 真空热处理炉技术的发展真空热处理炉技术的发展 8 85 5 离子渗氮炉离子渗氮炉第八章第八章 真空热处理炉真空热处理炉1.4真空热处理炉加热主要特点：真空热处理炉加热主要特点：1 1、传热方式：辐射；、传热方式：辐射；2 2、加热速度慢；加热均匀性差；、加热速度慢；加热均匀性差；3 3、实

3、现无氧化、不脱碳；、实现无氧化、不脱碳；4 4、工件表面光亮好；、工件表面光亮好；5 5、工件不易变形。、工件不易变形。第八章第八章 真空热处理炉真空热处理炉1.5一、真空一、真空（一）真空：压强（一）真空：压强 小于小于105Pa低压空间称为真空。低压空间称为真空。真空状态下气体的稀薄程度称真空度。真空状态下气体的稀薄程度称真空度。（二）真空划分（二）真空划分: 低真空（低真空（102-105Pa）、中真空（）、中真空（102-10-1Pa）、）、高真空（高真空（10-1-10-5Pa）、超真空（小于）、超真空（小于10-5Pa）。 8 81 1 真空系统真空系统1.6二、真空系统（真空泵、

4、管道、真空阀、真空测量装置）二、真空系统（真空泵、管道、真空阀、真空测量装置）（一）设备：（一）设备： 真空泵真空泵真空的主要设备真空的主要设备 8 81 1 真空系统真空系统旋片式机械泵旋片式机械泵滑阀式机械泵滑阀式机械泵机械增压泵机械增压泵油增压泵油增压泵油扩散泵油扩散泵真空泵真空泵真空测量真空测量：电离规管、热偶规管、真空压力表等：电离规管、热偶规管、真空压力表等1.71.8被抽被抽容器容器扩散泵扩散泵机械泵机械泵低真空管道低真空管道高真空管道高真空管道 真空系统工作过程真空系统工作过程 真空系统是由机械泵与油扩真空系统是由机械泵与油扩散泵组成。散泵组成。 （二）真空系统的工作过程（二）

5、真空系统的工作过程机械泵机械泵：低真：低真空泵，又称配泵，空泵，又称配泵，常作为高真空泵常作为高真空泵的前级泵。的前级泵。扩散扩散泵泵：抽高真空，：抽高真空，又称主泵。扩散又称主泵。扩散泵出口处的压强泵出口处的压强小于高真空泵的小于高真空泵的临界压强。扩散临界压强。扩散泵出口处的真空泵出口处的真空度又称前置真空。度又称前置真空。1.9 起始压强起始压强：真空泵开始工作时的压强。各种真空：真空泵开始工作时的压强。各种真空泵的起始压强相差很大。例如，机械泵在大气压强下泵的起始压强相差很大。例如，机械泵在大气压强下即可工作，扩散泵须在一定前置真空度下才能工作。即可工作，扩散泵须在一定前置真空度下才能

6、工作。 极限压强极限压强：指在真空系统中没有漏气或内壁放出：指在真空系统中没有漏气或内壁放出气体的情况下，经过相当长时间抽气后，一定型号的气体的情况下，经过相当长时间抽气后，一定型号的真空泵所能达到的最小压强。真空泵所能达到的最小压强。 8 81 1 真空系统真空系统1.10（三）典型真空系统（三）典型真空系统机械旋转泵机械旋转泵1.11机械旋转泵油扩散泵机械旋转泵油扩散泵/ /油增压泵油增压泵1.12机械旋转泵油扩散泵油增压泵机械旋转泵油扩散泵油增压泵1.138 82 2 真空热处理炉的分类真空热处理炉的分类一、真空热处理炉的基本结构形式、特点及用途一、真空热处理炉的基本结构形式、特点及用途

7、 1.14工作过程：工作过程：放入工件放入工件密封炉罐密封炉罐抽抽真空真空加热加热保温保温冷却。冷却。优点：优点：（1 1）结构简单；结构简单；（2 2）气源少，容易获得真空；）气源少，容易获得真空；（3 3）不存在真空放电的问题；）不存在真空放电的问题； 缺点：缺点：（1 1）加热速度慢；）加热速度慢；（2 2）受炉罐材料的限制，炉子）受炉罐材料的限制，炉子最高使用温度不超过最高使用温度不超过11001100。 用途：用途：一些金属的退火一些金属的退火外热式真空热处理炉外热式真空热处理炉1.15（一）（一） 外外 热热 式式 真真 空空 热热 处处 理理 炉炉1.16（二）内热式真空热处理炉

8、（二）内热式真空热处理炉1 1、结构：、结构：炉壳（真空容炉壳（真空容器）、加热体、隔热屏、器）、加热体、隔热屏、真空系统真空系统2 2、优点、优点：（1 1）炉温不炉温不受耐热炉罐限制；受耐热炉罐限制；(2)(2)加热加热速度快。速度快。 缺点：缺点：（1 1）结结构复杂；构复杂；(2)(2)抽真空比外热抽真空比外热式的炉子困难。（式的炉子困难。（3 3）低电）低电压大电流供电。压大电流供电。3 3、用途：、用途：气冷式的炉子：气冷式的炉子：高速钢、模具钢、马氏体高速钢、模具钢、马氏体不锈钢等的淬火处理；油不锈钢等的淬火处理；油冷式的炉子：低合金钢、冷式的炉子：低合金钢、合金工具钢、轴承钢等

9、的合金工具钢、轴承钢等的淬火处理；淬火处理；1.17内热式气冷真空热处理炉内热式气冷真空热处理炉1.18内热式油淬真空热处理炉内热式油淬真空热处理炉1.198 83 3 真空热处理炉所用材料真空热处理炉所用材料一、电热元件一、电热元件（一）电热元件材料（一）电热元件材料1 1、镍铬及铁铬铝合金；、镍铬及铁铬铝合金； CrCr和和AlAl在高温真空状态下易于产生蒸发作用，适用于温在高温真空状态下易于产生蒸发作用，适用于温度不是很高的低真空炉。度不是很高的低真空炉。 2 2、高熔点纯金属（钼、钨、钽）、高熔点纯金属（钼、钨、钽） 在真空或保护气氛下适用；在真空或保护气氛下适用；1.208 83 3

10、 真空热处理炉所用材料真空热处理炉所用材料3 3、非金属电热元件（石墨）：熔点高、膨胀系数小、高温、非金属电热元件（石墨）：熔点高、膨胀系数小、高温机械性能好等优点，但使用于保护气氛中工作；有机械性能好等优点，但使用于保护气氛中工作；有“污染污染”等弊病，因而不宜在高真空中工作。等弊病，因而不宜在高真空中工作。 （二）电热元件料选择（二）电热元件料选择 选择原则：根据工作温度、炉子结构特点、工艺特殊要求、选择原则：根据工作温度、炉子结构特点、工艺特殊要求、经济效果等因素来选用。经济效果等因素来选用。 工作温度在工作温度在10001000以下，可选用合金电热元件。以下，可选用合金电热元件。 工作

11、温度在工作温度在10001000以上，可选用纯金属或石墨布。以上，可选用纯金属或石墨布。 单室油淬真空炉：可选用能抵抗油蒸汽污染的石墨布。单室油淬真空炉：可选用能抵抗油蒸汽污染的石墨布。 考虑经济适用可选资源富足、价格便宜的石墨布和铁铬铝考虑经济适用可选资源富足、价格便宜的石墨布和铁铬铝合金作电加热体材料。合金作电加热体材料。1.218 83 3 真空热处理炉所用材料真空热处理炉所用材料二、隔热屏二、隔热屏1 1、作用：隔热、减少热损失。、作用：隔热、减少热损失。2 2、性能：较高的耐火性、隔热保温性、抗热冲击性、性能：较高的耐火性、隔热保温性、抗热冲击性和抗腐蚀性。和抗腐蚀性。3 3、分类：

12、金属反射隔热屏和非金属隔热层隔热屏。、分类：金属反射隔热屏和非金属隔热层隔热屏。1.22金属反射隔热金属反射隔热屏：数层金属板、屏：数层金属板、隔离环和支撑杆隔离环和支撑杆组成。选用钨、组成。选用钨、钼、钽和不锈钢钼、钽和不锈钢作反射屏。主要作反射屏。主要用于高精度、高用于高精度、高真空度的真空炉。真空度的真空炉。金属反射隔热屏金属反射隔热屏1.23金属板制成的内外屏的夹层中填充陶瓷金属板制成的内外屏的夹层中填充陶瓷纤维，结构较简单，隔热效果好，但陶瓷纤维，结构较简单，隔热效果好，但陶瓷纤维的吸湿性大，影响真空度。纤维的吸湿性大，影响真空度。夹层式隔热屏夹层式隔热屏多层石墨毡用石墨绳或钼丝将其捆扎在多层石墨毡用石墨绳或钼丝将其捆扎在钢板网上构成的。隔热效果好，热损失比钢板网上构成的。隔热效果好，热损失比金属反辐射屏可减少金属反辐射屏可减少3030。石墨毡隔热屏石墨毡隔热屏1.24内层为石墨毡，外层为陶瓷纤维毡。隔内层为石墨毡，外层为陶瓷纤维毡。隔热效果好，并兼有夹层式和石墨毡隔热层热效