真空热处理工艺及设备【详细介绍】.doc

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1、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）金属在真空状态下的

2、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℃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，一般黑色金属

3、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10-2～10-3Pa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10-3~133Pa真空范围内，真空度温差为±5℃，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的淬火和回

4、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70～100mm，高合金热作模具钢可达25～100mm。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%～4O%。用2000kPa超高压氮气或氦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、热作工模具钢及铬钢和较多的合金油淬钢，如较大尺寸的锰钢。具有单独冷却室的双室气冷淬火

5、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、钼材等）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

6、升至，530～560℃，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3～5h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20～80μm、硬度为600～1500HV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

7、空渗氮处理后，渗层中的化合物层是ε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ε化合物层可达到的硬度和材质成分有关。材质中含铬量越高，硬度也呈增加趋势。铬13%时，硬度可达到1200HV；含铬18%（质量分数，余同）时，硬度可达1500HV；含铬25%时，硬度可达1700HV。无脆性相的单相ε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