真空熱處理工藝及設備詳細介紹

1、真空熱處理工藝及設備【詳細介 紹】真空熱處理工藝及設備內(nèi)容來源網(wǎng)絡，由深圳機械展收集整理！更多相關表面處理工藝展示內(nèi)容，就在深圳機械展!真空熱處理是真空技術(shù)與熱處理技術(shù)相結(jié)合的新型熱處理技術(shù)，真空熱處理所處的真空環(huán)境指的是低于一個大氣壓的氣氛環(huán)境，包括低真空、中等真空、高真空 和超高真空，真空熱處理實際也屬于氣氛控制熱處理。真空熱處理是指熱處理工 藝的全部和部分在真空狀態(tài)下進行的，熱處理質(zhì)量大大提高。與常規(guī)熱處理相比， 真空熱處理的同時，可實現(xiàn)無氧化、無脫碳、無滲碳，可去掉工件表面的磷屑， 并有脫脂除氣等作用，從而達到表面光亮凈化的效果。一、真空熱處理工藝原理和真空熱處理和加熱特點工藝原理(1

2、)金屬在真空狀態(tài)下的相變特點。在與大氣壓只差0.1MPa范圍內(nèi)的真空下，固態(tài)相變熱力學、動力學不產(chǎn)生什 么變化。在制訂真空熱處理工藝規(guī)程時，完全可以依據(jù)在常壓下固態(tài)相變的原理。 完全可以參考常壓下各種類型組織轉(zhuǎn)變的數(shù)據(jù)。(2)真空脫氣作用，提高金屬材料的物理性能和力學性能。(3)真空脫脂作用(4)金屬的蒸發(fā)：在真空狀態(tài)下加熱，工件表面元素會發(fā)生蒸發(fā)現(xiàn)象。(5)表面凈化作用，實現(xiàn)少無氧化和少無脫碳加熱。6)金屬實現(xiàn)無氧化加熱所需的真空度。在考慮工作真空度時應注意幾點：(1)在900 C以前，先抽0.1Pa以上高真空，以利脫氣。(2) 10-1Pa進行加熱，相當于1PPM以上純度惰性氣體，一般黑色

3、金屬就不 會氧化。(3)充入惰性氣體時，如充 133Pa , (50%N2+50%H2)的氮氫混合氣體，其效果比10-210-3Pa真空還好。此時氧分壓 66.5Pa是安全的。(4)真空度與鋼表面光亮度有對應關系。(5) 一般10-3133Pa 真空范圍內(nèi)，真空度溫差為± 5C,如氣壓上升，溫度 均勻性下降，所以充氣壓力應盡量可能低些。真空高壓氣冷淬火技術(shù) 當前真空高壓氣冷淬火技術(shù)發(fā)展較快，相繼出現(xiàn)了負壓高流率氣冷、加壓氣冷、高壓氣冷、超高壓一氣冷等新技術(shù)，不但大幅度提高了真空氣冷淬火能力，且淬 火后工件表面光亮度好，變形小，還有高效、節(jié)能、無污染等優(yōu)點。真空高壓氣冷淬火的用途是材料

4、的淬火和回火， 不銹鋼和特殊合金的固溶、時效， 離子滲碳和碳氮共滲，以及真空燒結(jié)，釬焊后的冷卻和淬火。用高壓氮氣冷卻淬火時、被冷卻的負載只能是松散型的，高速鋼可淬透至70100mm ,高合金熱作模具鋼可達 25100mm 。用1000kPa高壓氮氣冷卻淬火時，被冷卻負載可以是密集型的，比600kPa冷 卻時負載密度提高約30%40%。用2000kPa超高壓氮氣或氮氣和氮氣的混合氣冷卻淬火時，被冷卻負載是密集 的并可捆綁在一起。其密度較 600kPa氮氣冷卻時提高80%150% ,可冷卻 所有的高速鋼、高合金鋼、熱作工模具鋼及銘鋼和較多的合金油淬鋼，如較大尺 寸的鉆鋼。具有單獨冷卻室的雙室氣冷淬

5、火爐的冷卻能力優(yōu)于相同類型的單室爐。200kPa氮氣冷卻的雙室爐的冷卻效果和 400kPa的單室爐相當。但運行成本、維修成 本低。由于我國基礎材料工業(yè)（石墨、鋁材等）和配套元器件（電動機）等水平 有待提高。所以在提高600kPa單室高壓真空護質(zhì)量的同時，發(fā)展雙室加壓和高壓氣冷淬火爐比較符合我國的國情。真空滲氮技術(shù)真空滲氮是使用真空爐對鋼鐵零件進行整體加熱、充入少量氣體，在低壓狀態(tài)下 產(chǎn)生活性氮原子滲入并向鋼中擴散而實現(xiàn)硬化的；而離子滲氮是靠暉光放電產(chǎn)生的活性N離子轟擊并僅加熱鋼鐵零件表面，發(fā)生化學反應生成核化物實現(xiàn)硬化 的。真空滲氛時，將真空爐排氣至較高真空度 0.133Pa后，將工件升至，5

6、30 560 c ,同時送入氨氣或復合氣體，并對各種氣體的送入量進行精確控制，爐壓 控制在0.667Pa，低壓狀態(tài)能加快工件表面的氣體交換，活躍的N元素（或N ,C）來自化學反應及氨氣，保溫35h后，用爐內(nèi)惰性氣體進行快速冷卻。不同 的材質(zhì)，經(jīng)此處理后可得到滲層深為 2080 pm、硬度為6001500HV 的硬 化層。真空滲氮有人稱為真空排氣式氮碳共滲， 其特點是通過真空技術(shù)，使金屬表面活 性化和清凈化。在加熱、保溫、冷卻的整個熱處理過程中，不純的微量氣體被排 出，含活性物質(zhì)的純凈復合氣體被送入，使表面層相結(jié)構(gòu)的調(diào)整和控制、質(zhì)量的 改善、效率的提高成為可能。經(jīng) X射線衍射分析證實，真空滲氮處

7、理后，滲層 中的化合物層是e單相組織，沒有其他脆性存在，所以硬度高，韌性好，分布也 好?！鞍讓印眴蜗鄀化合物層可達到的硬度和材質(zhì)成分有關。材質(zhì)中含銘量越高，硬度也呈增加趨勢。銘 13%時，硬度可達到1200HV ;含 銘18% （質(zhì)量分數(shù)，余同）時，硬度可達1500HV ;含銘25%時，硬度可達1700HV 0無脆性相的單相£化合物層的耐磨性比氣體氮碳共滲組織的耐磨性高， 抗摩擦燒傷、抗熱膠合、抗熔敷、抗熔損性能都很優(yōu)異。但該“白層”的存在對 有些模具和零件也有不利之處，易使鍛模在鍛造初期引起龜裂，焊接修補時易生 成針孔。真空滲氮還有一個優(yōu)點，就是通過對送入爐內(nèi)的含活化物質(zhì)的復合氣體

8、 的種類和量的控制，可以得到幾乎沒有化合物層（白層），而只有0.1-1mm 擴 散層的組織。其原因可能是在真空爐排氣至0.133Pa后形成的，另一個原因是帶有活性物質(zhì)的復合氣體在短時間內(nèi)向鋼中擴散形成的組織。這種組織的優(yōu)點是 耐熱沖擊性、抗龜裂性能優(yōu)異。因而對實施高溫回火的熱作模具，如用高速鋼鋼 制模具可以得到表面硬度高、耐磨性好、耐熱沖擊性好、抗龜裂而又有韌性的綜 合性能；但僅有擴散層組織時，模具的抗咬合性、耐熔敷、熔損性能不夠好。由 于模具或機械零件的服役條件和對性能的要求不一，在進行表面熱處理時，必需調(diào)整表面層的組織和性能。真空滲氮除應用于工模具外，對提高精密齒輪和要求 耐磨耐蝕的機械零

9、件以及彈簧等的性能都有明顯效果，可接受處理的材質(zhì)也比較廣泛。真空高壓氣冷等溫淬火形狀復雜的較大工件從高溫連續(xù)進行快速冷卻時容易產(chǎn)生變形甚至裂紋。以往可用鹽浴等溫淬火解決。在單室真空高壓氣冷淬火爐中能否進行氣冷等溫淬火呢？ 在帶有對流加熱功能的單室高壓氣冷淬火爐中對兩組小320mm X120mm 兩塊 疊裝的碳素結(jié)構(gòu)鋼用不同冷卻方式淬火后的對化結(jié)果。一組是在1020 C加熱后，在600kPa壓力下連續(xù)用高純氮氣冷卻（風向是上、下相互交替，40s切換一次）的結(jié)果。另一組是對試樣表面、心部進行370 C時的控制冷卻。從兩組曲線的對比可以看出，心部溫度通過 500 C的時間（半冷時間）只差約2min。從 表面進行控制冷卻開始到心部溫度到達 370 c附近，需27min 。由此可見，在 單室真空高壓氣淬火爐進行等溫氣冷淬火是可行的。真空清洗與干燥技術(shù)目前有的熱處理還離不開清洗干燥工序， 尤其需油冷的各類熱處理，清洗干燥的 任務更繁重、難度也更大。國際上使用效果最佳的清洗劑是鹵素系清洗