什么是真空熱處理技術？

真空熱處理技術主要是指將真空技術與熱處理技術相結合的新型熱處理技術。其中，真空熱處理的真空環(huán)境是指低于一個大氣壓的大氣環(huán)境，包括低真空，中真空，高真空和超高真空。因此，真空熱處理實際上屬于氣氛控制熱處理。

真空熱處理是指熱處理過程的全部和部分在真空狀態(tài)下進行。真空熱處理幾乎可以實現(xiàn)傳統(tǒng)熱處理中可以涉及的所有熱處理工藝，但是熱處理質量得到了極大的提高。

與常規(guī)熱處理相比，真空熱處理工藝技術可同時實現(xiàn)不氧化，不脫碳，不滲碳，并能去除工件表面的磷屑，具有脫脂，脫氣的功能，從而達到表面光亮凈化的效果。

真空熱處理技術的分類

真空高壓空冷淬火技術

目前，真空高壓風冷淬火技術發(fā)展迅速，負壓大流量風冷，加壓風冷，高壓風冷和超高壓單風等新技術。冷卻技術相繼出現(xiàn)，不僅大大提高了真空空冷淬火的能力，而且具有表面亮度好，變形小，效率高，節(jié)能，淬火后無污染的優(yōu)點。

真空高壓風冷淬火的目的是對材料進行淬火和回火，以解決不銹鋼和特殊合金的時效，滲碳和碳氮共滲，在真空中燒結，在釬焊后進行冷卻和淬火。

當使用高壓氮氣進行冷卻和淬火時，冷卻負荷只能變小。高速鋼可以硬化到70-100mm，高合金熱作模具鋼可以硬化到25-100mm。

當用1000kPa高壓氮氣淬火時，冷卻負荷會很高，比600kpa高約30％– 4O％。
當使用2000kpa超高壓氮氣或氦氣和氮氣的混合物進行冷卻和淬火時，冷卻負荷較高，可以綁在一起。它的密度比600kpa氮氣冷卻的密度高80％?150％。它可以冷卻所有高速鋼，高合金鋼，熱作模具鋼，鉻鋼和許多合金油淬火鋼，例如大型錳鋼。

帶有獨立冷卻室的雙室風冷淬火爐的冷卻能力要優(yōu)于同類型的單室氣冷爐。200KPa氮氣冷卻的兩室爐的冷卻效果與400kPa氮氣冷卻的單室爐的冷卻效果相同。但是操作成本和維護成本較低。中國基礎材料產業(yè)（石墨，鉬等）和輔助部件（電動機）的水平需要提高。因此，在提高600kpa單室高壓真空防護裝置的質量的同時，開發(fā)雙室加壓高壓風冷淬火爐更符合中國國情。

真空氮化技術

真空氮化是利用真空爐對不銹鋼管件和法蘭整體進行加熱，填充少量氣體，在低壓狀態(tài)下產生活的氮原子，滲入并擴散到鋼中，從而達到硬化的目的。而離子滲氮則依靠輝光放電產生的活性N離子轟擊而僅加熱不銹鋼管件和不銹鋼的表面。?法蘭，并生成核化合物以實現(xiàn)硬化。

在真空滲透過程中，將真空爐抽至更高的真空度0.133Pa，將工件升至530-560℃，同時輸送氨氣或復合氣體，并精確控制各種氣體的進料量。爐內壓力控制在0.667pa，低壓狀態(tài)可以加速工件表面的氣體交換。活性n元素（或N，c）來自化學反應和氨氣。保持3-5h后，使用爐子空轉Sex氣體以快速冷卻。可以通過使用不同的材料獲得深度為20-80μm且硬度為600-1500 HV的硬化層。

真空氮化稱為真空排氣氮碳共滲，其特征在于通過真空技術活化和凈化金屬表面。在加熱，保溫和冷卻的整個熱處理過程中，不純的微量氣體被排出，而純凈的含有活性物質的復合氣體被送出，從而可以調節(jié)和控制表面層的結構，從而提高質量和效率。X射線衍射分析表明，真空氮化層中的化合物層為ε單相結構，無其他脆性，因此硬度高，韌性好，分布均勻。“白色層”單相ε復合層的硬度與材料成分有關。鉻含量越高，硬度越高。鉻含量為13％時?硬度可達1200hv；鉻含量為18％（質量分數(shù)，其余相同）時，硬度可達1500hv；鉻含量為25％時，硬度可達1700hv。沒有脆性相的單相ε化合物層的耐磨性高于氣體氮碳共滲結構的耐磨性。它具有出色的抗摩擦燒傷，抗熱粘合，抗沉積和抗熔損性。

但是，“白層”的存在也不利于某些模具，管件和法蘭，這很容易在早期鍛造模具中產生裂紋，并在焊接修復中造成針孔。真空氮化的另一個優(yōu)點是幾乎沒有化合物層（白色層），只有0。1-1mm擴散層的結構是通過控制送入爐內的含活性物質的復合氣體的類型和數(shù)量來實現(xiàn)的。原因可能是在真空爐排氣至0.133Pa之后形成的，另一個原因是由復合氣體與活性物質在短時間內擴散到鋼中形成的結構。這種結構具有抗熱震性和抗裂性的優(yōu)點。因此，對于高速回火的熱作模具，例如高速鋼模具，可以獲得高表面硬度，良好的耐磨性，良好的抗熱震性，抗裂性和韌性的綜合性能。然而，當僅存在擴散層結構時，芯片的耐咬合性，耐沉積性和抗熔損性不夠好。由于模具或機械管道配件和法蘭的不同使用條件和性能要求，必須在表面熱處理期間調整表面層的結構和性能。真空氮化可以改善精密齒輪，耐磨，耐腐蝕的機械管道配件，法蘭和彈簧等的性能。此外，它還可廣泛用于工具和模具。

真空高壓空冷等溫淬火

從高溫連續(xù)快速冷卻時，形狀復雜的大型工件容易變形甚至破裂。過去，可以通過鹽浴等溫淬火來解決。可以在單腔真空高壓風冷爐中進行風冷等溫淬火嗎？在具有對流加熱功能的單室高壓風冷淬火爐中，比較了采用不同冷卻方式對兩組φ320mm×120mm碳素結構鋼進行淬火的結果。一組是在1020℃加熱后，在600kpa壓力下用高純度氮氣連續(xù)冷卻的結果（風向上下交替，每40s切換一次）。另一種是在370℃下冷卻樣品的表面和中心。從兩條曲線的比較，可以看出，核心溫度通過500℃的時間（半冷卻時間）僅相差約2分鐘。從開始控制冷卻到表面溫度達到370℃大約需要27分鐘。因此，在單室真空高壓氣體淬火爐中進行等溫空冷淬火是可行的。

真空清潔和干燥技術

一些熱處理不能脫離清潔和干燥過程，特別是油冷式熱處理，清潔和干燥的任務更加艱巨和更加困難。世界上最好的清潔劑是鹵素系列。其中，三氯乙烷和氟利昂被禁止使用，因為它們是破壞臭氧層的物質。其他鹵素也受到限制，因為它們對生態(tài)環(huán)境，人和動物有害。因此，所有國家都在研究各種替代性的清潔和干燥技術。

真空熱處理技術的處理技術

真空熱處理技術的發(fā)展

熱處理的發(fā)展伴隨著機械制造業(yè)的發(fā)展。機械制造對熱處理提出了更高的要求，而模具的熱處理是熱處理中最技術的部分。

眾所周知，模具熱處理是為了開發(fā)模具材料的潛力并提高模具性能。模具的性能必須滿足以下要求：高強度（包括高溫強度，耐冷熱疲勞性），高硬度（耐磨性）和高韌性，以及良好的切削性（包括良好的拋光性），可焊性和耐蝕性抵抗性。

對模具壽命的最大影響是模具的設計（包括正確選擇材料），模具的材料，模具的熱處理，模具的使用和維護等。模具的合理性和材料的高質量，熱處理的質量直接決定了模具的使用壽命。國內外都在嘗試使用更先進的熱處理手段來改善模具的性能并延長模具的使用壽命。真空熱處理是模具熱處理中最先進的方法之一。因此，從模具熱處理的角度來看，熱處理加工設備的狀態(tài)，熱處理工藝，生產過程的控制尤為重要。設備的先進性是確保實現(xiàn)先進技術的前提。真空高壓氣體淬火爐是實現(xiàn)真空熱處理的最理想設備。真空爐具有不脫碳，不氧化的作用，溫度均勻，加熱和冷卻速度可控，可實現(xiàn)不同的工藝。因為真空爐中沒有污染，所以國際上公認它是“綠色熱處理”。世界上有2-20bar的真空高壓氣體淬火爐，可以完全滿足模具真空熱處理的要求。溫度均勻，加熱和冷卻速度可控，可實現(xiàn)不同的工藝。因為真空爐中沒有污染，所以國際上公認它是“綠色熱處理”。世界上有2-20bar的真空高壓氣體淬火爐，可以完全滿足模具真空熱處理的要求。溫度均勻，加熱和冷卻速度可控，可實現(xiàn)不同的工藝。因為真空爐中沒有污染，所以國際上公認它是“綠色熱處理”。世界上有2-20bar的真空高壓氣體淬火爐，可以完全滿足模具真空熱處理的要求。

在模具熱處理過程中，所使用的工藝參數(shù)也對模具性能產生至關重要的影響：包括加熱溫度，加熱速度，保持時間，冷卻方式，冷卻速度等。正確的熱處理工藝參數(shù)可以確保模具的最佳性能，否則，將產生不良甚至嚴重的后果。實踐證明，通過正確的熱處理工藝可以獲得良好的結構，良好的結構形態(tài)可以保證優(yōu)異的機械性能。適當?shù)墓に嚳梢杂行У乜刂茻崽幚磉^程中模具的變形和破裂。從實踐中發(fā)現(xiàn)，表面溫度和中心溫度之間的差異（加熱和冷卻不均勻性）是導致模具在加熱和冷卻過程中變形的主要因素。（真空爐具有控制加熱速度和冷卻速度的能力）。不同的加工方法可以使模具滿足不同的使用條件和不同的性能要求。

總而言之，真空高壓氣體淬火工藝具有自由控制加熱和冷卻速度的優(yōu)點。可以編輯不同的工藝參數(shù)以獲得預期的微觀結構和性能。

真空熱處理技術的工藝原理

（1）真空中金屬的相變特性。固相轉變的熱力學和動力學在遠離大氣壓力僅0.1MPa的真空中變化不大。大氣壓下固態(tài)相變的原理可用于制定真空熱處理工藝。它可以參考常壓下各種組織變革的數(shù)據(jù)。

（2）真空脫氣可以改善金屬材料的物理機械性能。

（3）真空脫脂。

（4）金屬蒸發(fā)：在真空中加熱時，工件表面上的元素會蒸發(fā)。

（5）具有表面凈化功能，可實現(xiàn)加熱而無氧化脫碳。

（6）非氧化性加熱金屬所需的真空度。

真空熱處理技術的加熱特性

（1）真空熱處理的優(yōu)點。真空熱處理是一種無氧化熱處理技術，與可控氣氛同時廣泛使用，它也是熱處理生產技術先進程度的主要標志之一。真空熱處理不僅可以實現(xiàn)鋼件不氧化，不脫碳，而且不污染，工件變形少，屬于清潔，精密的生產技術。它已成為模具生產中不可替代的先進技術。

（2）真空熱處理工藝。工件變形小是真空熱處理的一個非常重要的優(yōu)點。根據(jù)國內外經驗，真空熱處理的變形僅為鹽浴淬火變形的1/3。研究真空加熱方法和各種復雜程度不同的材料，管件和法蘭的變形規(guī)律，并用計算機對其進行仿真，具有十分重要的意義。真空加熱，大氣壓或高壓空氣冷卻過程中氣流的均勻性對管道配件和法蘭的硬化效果和質量分散有很大影響。通過計算機仿真研究爐內空氣循環(huán)規(guī)律對改善爐體結構具有重要意義。真空滲碳是實現(xiàn)高溫滲碳的最可能方法。但是，長時間的高溫加熱會使大多數(shù)鋼的奧氏體晶粒尺寸變大。為了優(yōu)化真空滲碳，冷卻，加熱淬火工藝和設備，有必要研究高溫滲碳和再加熱淬火對材料和工件性能的影響。近年來，世界上有使用氣體燃料的燃燒真空爐的研究和開發(fā)趨勢。用氣體燃料在真空爐中加熱太困難了。盡管有節(jié)能的觀點，但這并不一定是重要的發(fā)展方向。在高溫下長時間加熱會使大多數(shù)鋼的奧氏體晶粒尺寸變得很大。為了優(yōu)化真空滲碳，冷卻，加熱淬火工藝和設備，有必要研究高溫滲碳和再加熱淬火對材料和工件性能的影響。近年來，世界上有使用氣體燃料的燃燒真空爐的研究和開發(fā)趨勢。用氣體燃料在真空爐中加熱太困難了。盡管有節(jié)能的觀點，但這并不一定是重要的發(fā)展方向。在高溫下長時間加熱會使大多數(shù)鋼的奧氏體晶粒尺寸變得很大。為了優(yōu)化真空滲碳，冷卻，加熱淬火工藝和設備，有必要研究高溫滲碳和再加熱淬火對材料和工件性能的影響。近年來，世界上有使用氣體燃料的燃燒真空爐的研究和開發(fā)趨勢。用氣體燃料在真空爐中加熱太困難了。盡管有節(jié)能的觀點，但這并不一定是重要的發(fā)展方向。加熱淬火工藝及設備。近年來，世界上有使用氣體燃料的燃燒真空爐的研究和開發(fā)趨勢。用氣體燃料在真空爐中加熱太困難了。盡管有節(jié)能的觀點，但這并不一定是重要的發(fā)展方向。加熱淬火工藝及設備。近年來，世界上有使用氣體燃料的燃燒真空爐的研究和開發(fā)趨勢。用氣體燃料在真空爐中加熱太困難了。盡管有節(jié)能的觀點，但這并不一定是重要的發(fā)展方向。

（3）真空熱處理爐。現(xiàn)代真空熱處理爐是一種冷壁爐，可以在真空中加熱組件，然后在油中或在大氣壓和壓力氣體中淬火。這類設備的研發(fā)是一項涉及許多科學技術領域的綜合性跨學科工作。

真空熱處理技術的優(yōu)勢

真空熱處理技術已廣泛應用于各種模具鋼，不銹鋼，軸承鋼，碳鋼，硬質合金，合金鋼，高合金鋼和其他重要管件和法蘭的真空熱處理和真空化學熱處理，因為真空熱處理具有許多優(yōu)點：

可實現(xiàn)光亮淬火

當爐內真空度達到1-10-1pa時，工件表面達到不脫碳，不滲碳的目的，從而達到光亮淬火的目的。

1983年，衡陽紡織機械廠從首都機械廠（現(xiàn)為申建）購買了一臺雙室真空淬火爐，以對GCr15軸承鋼管配件和法蘭錠底部進行光亮淬火。鑄錠底部的技術要求非常高。鑄模底部的內頂部在冷沖壓R之后不需要進行任何機械加工，并且淬火后不允許在表面脫碳和其他缺陷。真空爐淬火后，質量得到保證，操作條件大大改善。
此外，它還廣泛用于精密的小型和微型（軸承內徑<9mm）軸承。真空淬火后的不銹鋼和軸承鋼制成的軸承套圈的質量非常好，因為真空淬火后的套圈表面沒有脫碳和滲碳，并且套圈的材料可以脫氣，并且可以減少雜質小于1.5ppm，使硬度分布均勻且異常。軸承具有較高的彈性極限和接觸疲勞強度，延長了軸承的使用壽命，并提高了市場競爭力。

脫氣效果

當真空度低于金屬或合金的相應分解壓力時，其氧化物會分解，形成游離氧并立即排出真空室，從而可以提高工件的內部質量。

由于不銹鋼管件和法蘭的坯料在冶煉過程中會在大氣中吸入少量的氫，氮，一氧化碳和其他氣體，因此會形成細小的孔，這些孔容易產生諸如氫脆，硬質合金的缺陷。在壓制過程中也會有空氣進入，因此對于模具鋼，可以通過真空技術去除工件中的殘留氣體，從而使結構純凈。對于硬質合金，工件中的殘留氣體也可以通過真空處理去除。

真空爐廣泛用于中小企業(yè)和專業(yè)工具工廠，特別是在民營企業(yè)中，用于對工具，工具，電動工具和其他工件進行淬火的真空爐的比例也在增加。

可以減少熱處理后的加工余量

真空熱處理由于不存在氧化脫碳現(xiàn)象，變形少，清潔，光亮，因此被廣泛用于油泵噴嘴聯(lián)接件的真空淬火和真空滲碳。這樣，可以避免鹽浴爐有時由于不清潔殘留的鹽或保護性氣氛而在聯(lián)接部件內孔的表面上出現(xiàn)黑色結構（脫碳）的現(xiàn)象。
對于滲碳鋼的針閥體，通過真空滲碳可以保證所需的滲碳層為0.5-0.9mm，但是通過控制氣氛爐滲碳很難保證。對于柱塞泵等精密液壓零件，真空淬火可以減少變形，提高耐磨性并確保工件質量的穩(wěn)定性。自從應用真空技術以來，淬火油泵噴嘴和柱塞泵的液壓部件的連接部件已有數(shù)十年的歷史，這在提高產品質量方面得到了廣泛認可。

清洗過程

真空熱處理是一種清潔的熱處理工藝，在整個熱處理工藝中都起著重要的作用。它可以提高產品質量，改變熱處理車間的外觀，并改善操作環(huán)境。這是一項值得推廣和應用的技術。

真空滲碳的優(yōu)點

真空滲碳的產品質量優(yōu)于可控氣氛爐滲碳。為了控制齒輪的滲碳，在控制氣氛爐中進行滲碳后，必須使用淬火壓力機進行側面淬火和側面校正。有時質量不能滿足技術要求。而且，難以保證滲碳層的均勻性和碳濃度分布。經常發(fā)生內部氧化，產生非馬氏體黑色。隨著顏色結構的出現(xiàn)，生產率有時受到影響，因此摩托車，汽車減速器，汽車發(fā)動機等零件中的中小型齒輪和齒輪軸的滲碳。有很高的質量要求是必要的。

在有條件的企業(yè)中，它已從可控氣氛滲碳轉變?yōu)檎婵諠B碳。低壓真空滲碳和高壓空氣淬火技術可用于對質量和要求較高的齒輪和齒輪軸進行滲碳。它已在中國逐步應用。

真空淬火介質

真空淬火的輔助材料包括裝料架（籃），裝料板，氮氣和淬火介質。充電框架（籃子）和充電板必須由40cr25ni20和其他耐熱鋼材料制成。建議使用99.995％的液氮作為氮氣，因為使用液氮可以保證氮氣的純度，并且操作和維護更加方便。淬火介質需要特殊的真空淬火油，適合在低于大氣壓的條件下使用。蒸餾范圍短，飽和蒸氣壓低，抗氧化性強，不揮發(fā)，易真空。亮度好，易于清潔，油耗少。具有良好的熱氧化穩(wěn)定性，穩(wěn)定的冷卻性能，使用壽命長。因此，淬火后的工件具有良好的硬度均勻性，變形較小，并且清潔明亮。科潤公司擁有非常成熟的經驗和友好的售后服務。可以根據(jù)工件的不同規(guī)格進行定制，并提供三種冷卻速度不同的真空淬火油，快，中，慢。

真空熱處理技術的主要應用

經過真空熱處理，管和法蘭變形小，質量高，操作靈活，無污染。因此，真空熱處理不僅是某些特殊合金的必要熱處理手段，而且已應用于一般工程鋼的熱處理，特別是工具，模具和精密連接件的熱處理。經過真空熱處理后，與一般熱處理相比，使用壽命大大提高。例如，某些模具在真空熱處理后的使用壽命比原始鹽浴處理的使用壽命高40-400％，而許多工具的使用壽命可以提高3-4倍。另外，真空爐可以在更高的溫度下工作，并且工件可以保持清潔的表面，因此可以加速化學熱處理的吸附和反應過程。因此，某些化學熱處理（例如滲碳，滲氮，鉻化，硼化和多元素共滲）可以得到更快更好的結果。

真空熱處理與普通熱處理的區(qū)別

真空熱處理是真空技術和熱處理技術相結合的新型熱處理技術。真空熱處理的真空環(huán)境是指低于一個大氣壓的大氣環(huán)境，包括低真空，中真空，高真空和超高真空。真空熱處理實際上屬于氣氛控制熱處理。真空熱處理是指熱處理過程的全部和部分在真空狀態(tài)下進行。真空熱處理幾乎可以實現(xiàn)傳統(tǒng)熱處理中可以涉及的所有熱處理工藝，但是熱處理質量得到了極大的提高。與常規(guī)熱處理相比，真空熱處理不氧化，不脫碳，不滲碳，

而且，真空熱處理的價格昂貴，因為設備昂貴且能耗更高。由于真空腔小，每個爐的重量小，易于抽真空。真空熱處理后的工件比普通工件具有更強的抗氧化性和耐腐蝕性，并且組織更緊湊。

隨著相關技術的不斷進步，不僅真空熱處理設備有了長足的發(fā)展，而且相關的配套設施也有了長足的發(fā)展。目前，中國已經能夠生產各種真空泵，真空閥，真空測量儀器等，甚至一些以前無法獨立生產的配套產品也已經自行生產（例如絕緣層和加熱層）。爐中使用的由金屬和石墨材料制成的元素），其性能和質量已接近或達到國外同類產品的水平。相關產業(yè)的快速發(fā)展，有力地促進了中國真空熱處理水平的全面提高。

盡管國外真空熱處理技術及相關設備起步較早，而進口真空熱處理爐在性能上也保持了比較優(yōu)勢，但這并不意味著進口設備在可用性上要優(yōu)于國產設備。中國有自己獨特的國情和特殊的客戶需求。隨著國內真空熱處理爐在許多關鍵技術上的突破，一些專門針對中國國情和特殊客戶需求開發(fā)的真空熱處理設備更有效地促進了相關應用領域的發(fā)展。

例如，鑒于單腔真空高壓氣體淬火爐的國產爐襯材料的耐熱沖擊性，耐寒性和耐熱交替性的不足，根據(jù)實際情況專門開發(fā)了真空雙腔高壓氣體淬火爐。根據(jù)我國的實際情況，不僅大大提高了真空氣淬的效率，而且還有效地節(jié)約了能源，大大延長了設備的使用壽命。

例如，鑒于航空，航天，軍工等特殊客戶的需求，鈦合金和某些稀有合金可以達到所需的性能。開發(fā)了真空水淬熱處理爐，完全可以滿足這些行業(yè)客戶的特殊需求。

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