真空熱處理工藝與設(shè)備設(shè)計(jì)

真空熱處理即真空技術(shù)與熱處理兩個(gè)專業(yè)相結(jié)合的綜合技術(shù)，是指熱處理工藝的全部和部分是在真空狀態(tài)下進(jìn)行的。真空熱處理幾乎可實(shí)現(xiàn)全部熱處理工藝，如淬火、退火、回火、滲碳、滲鉻、氮化，在淬火工藝中可實(shí)現(xiàn)氣淬、油淬、硝鹽淬火、水淬等，它與普通熱處理相比較具有以下優(yōu)點(diǎn)。

1、不氧化、不脫碳、不增碳對(duì)工件內(nèi)部和表面有良好的保護(hù)作用

氧化使金屬表面失去金屬光澤，表面粗糙度增加，精度下降，并且鋼表面氧化皮往往是造成淬火軟點(diǎn)和淬火開裂的根源，氧化使鋼件強(qiáng)度降低，其他力學(xué)性能下降。而脫碳（見圖1）是指鋼在加熱時(shí)表面碳含量降低的現(xiàn)象。

圖1

一般情況下，鋼的氧化脫碳同時(shí)進(jìn)行，脫碳層由于被氧化，碳含量降低會(huì)明顯降低鋼的淬火硬度、耐磨性、及疲勞性能，高速鋼脫碳會(huì)降低紅硬性（如圖2）。

圖2

而真空熱處理由于金屬是在一定的真空度下加熱，工件避免了與氧氣接觸，工件沒有氧化，無(wú)脫碳，可以得到光亮的表面及較好的熱處理質(zhì)量，同時(shí)在真空狀態(tài)下，也不會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)，也就不會(huì)發(fā)生增碳現(xiàn)象。從下面工件表面添加保護(hù)劑后與真空淬火時(shí)的金相圖比較，可較明顯看到真空熱處理的優(yōu)勢(shì)所在。如圖3、圖4所示：

圖3

圖3 40Cr滲碳后淬火、回火處理，馬氏體3級(jí)，殘余奧氏體2級(jí)，少量顆粒狀碳化物1級(jí)，表層及次表層馬氏體組織粗細(xì)有別。

圖4

圖4 40Cr真空淬火 組織為中碳馬氏體以及少量黑色條狀回火馬氏體。加熱均勻，表面無(wú)氧化脫碳。

2、提高整體機(jī)械性能、脫氣和促進(jìn)金屬表面的凈化作用

真空對(duì)液態(tài)金屬有明顯的除氣效果，對(duì)固態(tài)金屬中溶解的氣體也有很好的排除作用。金屬中最有害的氣體是氫。采用真空加熱時(shí)，可使金屬和合金中的氫迅速降至最低程度，消除氫脆，從而提高材料的塑性、韌性和疲勞強(qiáng)度，提高了工件的整體機(jī)械性能。金屬和合金在真空中加熱時(shí)，如果真空度低于相應(yīng)氧化物的分解壓力，這種氧化物就會(huì)發(fā)生分解，形成的游離氧立即被排出真空室，使金屬表面質(zhì)量，進(jìn)一步改善，甚至使表面達(dá)到活化狀態(tài)，起到凈化作用。

3、工件變形小

一般來(lái)說(shuō)，被處理的工件在爐內(nèi)靠熱輻射加熱，內(nèi)外溫差較小，熱應(yīng)力小，因而決定了真空熱處理工藝處理的零件變形小，同時(shí)在真空下加熱和在真空下淬火，自動(dòng)完成，避免了熱態(tài)下工件在空氣中的搬運(yùn)（鹽浴處理及氣氛保護(hù)處理雖在絕氧的環(huán)境里加熱，但仍在空氣或含有氧分子的淬火介質(zhì)中完成淬火），減少了人為加工變形。如Cr12MoV材質(zhì)的滾絲輪，分別真空熱處理和鹽浴處理，真空熱處理比鹽浴處理變形量小70%，產(chǎn)品合格率高。

4、可減少工件含金元素?fù)]發(fā)性

真空熱處理能在可控氣氛下加熱和真空淬火，從而減少了工件含金元素?fù)]發(fā)性,保證了工件的熱處理質(zhì)量。

5、其他

真空熱處理爐熱效率高,可實(shí)現(xiàn)快速升溫和降溫；穩(wěn)定性和重復(fù)性好。工作環(huán)境好，操作安全，沒有污染和公害。

來(lái)源：豐東

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