真空熱處理工藝及設(shè)備詳細(xì)介紹

1、真空熱處理工藝及設(shè)備【詳細(xì)介 紹】真空熱處理工藝及設(shè)備內(nèi)容來(lái)源網(wǎng)絡(luò)，由深圳機(jī)械展收集整理！更多相關(guān)表面處理工藝展示內(nèi)容，就在深圳機(jī)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(gè)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(shí)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(jìn)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(shí)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)氧化、無(wú)脫碳、無(wú)滲碳，可去掉工件表面的磷屑， 并有脫脂除氣等作用，從而達(dá)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(diǎn)工藝原理(1

2、)金屬在真空狀態(tài)下的相變特點(diǎn)。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(xué)、動(dòng)力學(xué)不產(chǎn)生什 么變化。在制訂真空熱處理工藝規(guī)程時(shí)，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(xué)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(huì)發(fā)生蒸發(fā)現(xiàn)象。(5)表面凈化作用，實(shí)現(xiàn)少無(wú)氧化和少無(wú)脫碳加熱。6)金屬實(shí)現(xiàn)無(wú)氧化加熱所需的真空度。在考慮工作真空度時(shí)應(yīng)注意幾點(diǎn)：(1)在900 C以前，先抽0.1Pa以上高真空，以利脫氣。(2) 10-1Pa進(jìn)行加熱，相當(dāng)于1PPM以上純度惰性氣體，一般黑色

3、金屬就不 會(huì)氧化。(3)充入惰性氣體時(shí)，如充 133Pa , (50%N2+50%H2)的氮?dú)浠旌蠚怏w，其效果比10-210-3Pa真空還好。此時(shí)氧分壓 66.5Pa是安全的。(4)真空度與鋼表面光亮度有對(duì)應(yīng)關(guān)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(yīng)盡量可能低些。真空高壓氣冷淬火技術(shù) 當(dāng)前真空高壓氣冷淬火技術(shù)發(fā)展較快，相繼出現(xiàn)了負(fù)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(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。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(shí)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?dú)饫鋮s淬火時(shí)、被冷卻的負(fù)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(dá) 25100mm 。用1000kPa高壓氮?dú)饫鋮s淬火時(shí)，被冷卻負(fù)載可以是密集型的，比600kPa冷 卻時(shí)負(fù)載密度提高約30%40%。用2000kPa超高壓氮?dú)饣虻獨(dú)夂偷獨(dú)獾幕旌蠚饫鋮s淬火時(shí)，被冷卻負(fù)載是密集 的并可捆綁在一起。其密度較 600kPa氮?dú)饫鋮s時(shí)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(dú)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?dú)饫鋮s的雙室爐的冷卻效果和 400kPa的單室爐相當(dāng)。但運(yùn)行成本、維修成 本低。由于我國(guó)基礎(chǔ)材料工業(yè)（石墨、鋁材等）和配套元器件（電動(dòng)機(jī)）等水平 有待提高。所以在提高600kPa單室高壓真空護(hù)質(zhì)量的同時(shí)，發(fā)展雙室加壓和高壓氣冷淬火爐比較符合我國(guó)的國(guó)情。真空滲氮技術(shù)真空滲氮是使用真空爐對(duì)鋼鐵零件進(jìn)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(kuò)散而實(shí)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(xué)反應(yīng)生成核化物實(shí)現(xiàn)硬化 的。真空滲氛時(shí)，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(shí)送入氨氣或復(fù)合氣體，并對(duì)各種氣體的送入量進(jìn)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(lái)自化學(xué)反應(yīng)及氨氣，保溫35h后，用爐內(nèi)惰性氣體進(jìn)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(diǎn)是通過(guò)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(gè)熱處理過(guò)程中，不純的微量氣體被排 出，含活性物質(zhì)的純凈復(fù)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(shí)，真空滲氮處

7、理后，滲層 中的化合物層是e單相組織，沒(méi)有其他脆性存在，所以硬度高，韌性好，分布也 好。“白層”單相e化合物層可達(dá)到的硬度和材質(zhì)成分有關(guān)。材質(zhì)中含銘量越高，硬度也呈增加趨勢(shì)。銘 13%時(shí)，硬度可達(dá)到1200HV ;含 銘18% （質(zhì)量分?jǐn)?shù)，余同）時(shí)，硬度可達(dá)1500HV ;含銘25%時(shí)，硬度可達(dá)1700HV 0無(wú)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(duì) 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(bǔ)時(shí)易生 成針孔。真空滲氮還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是通過(guò)對(duì)送入爐內(nèi)的含活化物質(zhì)的復(fù)合氣體

8、 的種類和量的控制，可以得到幾乎沒(méi)有化合物層（白層），而只有0.1-1mm 擴(kuò) 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(gè)原因是帶有活性物質(zhì)的復(fù)合氣體在短時(shí)間內(nèi)向鋼中擴(kuò)散形成的組織。這種組織的優(yōu)點(diǎn)是 耐熱沖擊性、抗龜裂性能優(yōu)異。因而對(duì)實(shí)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(kuò)散層組織時(shí)，模具的抗咬合性、耐熔敷、熔損性能不夠好。由 于模具或機(jī)械零件的服役條件和對(duì)性能的要求不一，在進(jìn)行表面熱處理時(shí)，必需調(diào)整表面層的組織和性能。真空滲氮除應(yīng)用于工模具外，對(duì)提高精密齒輪和要求 耐磨耐蝕的機(jī)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(fù)雜的較大工件從高溫連續(xù)進(jìn)行快速冷卻時(shí)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(jìn)行氣冷等溫淬火呢？ 在帶有對(duì)流加熱功能的單室高壓氣冷淬火爐中對(duì)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(duì)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?dú)饫鋮s（風(fēng)向是上、下相互交替，40s切換一次）的結(jié)果。另一組是對(duì)試樣表面、心部進(jìn)行370 C時(shí)的控制冷卻。從兩組曲線的對(duì)比可以看出，心部溫度通過(guò) 500 C的時(shí)間（半冷時(shí)間）只差約2min。從 表面進(jìn)行控制冷卻開始到心部溫度到達(dá) 370 c附近，需27min 。由此可見，在 單室真空高壓氣淬火爐進(jìn)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(wù)更繁重、難度也更大。國(guó)際上使用效果最佳的清洗劑是鹵素系清洗