真空熱處理爐與可控氣氛爐的應用

一、可控氣氛熱處理。

1）、在少無氧化熱處理技術的發展趨勢中，*可控氣氛和真空熱處理的發展迅猛。在目前少品種、大批量生產中，尤其是碳素鋼和一般合金結構鋼件的光亮淬火、退火、滲碳淬火、碳氮共滲淬火、氣體氮碳共滲仍以應用可控氣氛為主要手段。所以可控氣氛熱處理仍是先進熱處理技術的主要組成部分。

2）、制備氣氛的氣源。我國在掌握和推廣可控氣氛過程中，在解決氣氛問題上走過了漫長的道路。zui早的吸熱式氣氛發生爐主要用液化氣，即純度較高的丙烷或丁烷。近幾年已證實，我國的天然氣資源豐富，為用甲烷制備吸熱式氣氛創造了良好的條件。使用不用了生爐的直生式氣氛也是一條不容忽視的途徑。

3）、加熱設備。密封多用爐和多用爐生產線自動化程度高，生產柔性大，適用性強，因而應用廣

4）、可控氣氛熱處理工藝。滲碳。高溫滲碳是滲碳技術發展趨勢之一。提高滲碳溫度可以顯著提高生產率和節省能耗。為此研究開發可用于1000℃以上的電輻射管材料是當務之急，低壓滲碳技術的開發和完善為實現高溫滲碳（1040℃）創造了條件。鋼件的滲碳層深度要求一般都較保守，有時也很盲目。看來有必要研究決定滲碳層深度的力學因素，探討減少滲層規定的可能性。碳氮共滲。碳氮共滲溫度比滲碳低，工件畸變小。在滲層深度為0.6mm以下時的滲速接近于930℃滲碳。鋼碳氮共滲時容易出現反常組織，淬火后表面硬度有下降現象，滲層中有較多的殘留奧氏體。如何合理選擇工藝，充分發揮碳氮共滲潛力仍是值得探討的問題。過去曾有人提倡過高濃度碳氮共滲，也曾有過鋼件碳氮共滲時表面含碳量在0.6％，具有綜合力學性能的報道，為此眾說紛紜。看來有必要掌握這些規律，對生產工藝的優選有所幫助。過去和現在都有對滾動軸承施行碳氮共滲以提高接觸疲勞強度的報道。例如AISI52100（相當于GCr15）鋼制的球和滾柱則由過去的淬火、回火改為碳氮共滲、淬火、回火、軸承的破壞壽命提高了2.42倍。看來，要充分發揮碳氮共滲工藝的潛力還有許多工作需要做。

二、真空熱處理。

1）、真空熱處理的*性。真空熱處理是和可控氣氛并駕齊驅的應用面很廣的無氧化熱處理技術，也是當前熱處理生產技術先進程度的主要標志之一。真空熱處理不僅可實現鋼件的無氧化、無脫碳，而且還可以實現生產的無污染和工件的少畸變，因而它還屬于清潔和精密生產技術范疇。目前它已成為工模具生產中不可替代的先進技術。

2）、真空熱處理工藝。工件畸變小是真空熱處理的一個非常重要的優點。據國內外經驗，工件真空熱處理的畸變量僅為鹽浴加熱淬火的三分之一。研究各種材料、不同復雜程度零件的真空加熱方式和各種冷卻條件下的畸變規律，并用計算機加以模擬，對于推廣真空熱處理技術具有重要意義。真空加熱、常壓或高壓氣冷淬火時氣流均勻性對零件淬硬效果和質量分散度有很大影響。采用計算機模擬手段研究爐中氣流循環規律，對于改進爐子結構變具有重要意義。真空滲碳是實現高溫滲碳的zui可能的方式。但在高溫下長時間加熱會使大多數鋼種的奧氏體晶粒度長得很大，對于具體鋼材高溫滲碳，重新加熱淬火對材料和工件性能的影響規律加以研究，對優化真空滲碳、冷卻、加熱淬火工藝和設備是很有必要的。近幾年，上有研究開發使用氣體燃料的燃燒式真空爐的動向。在真空爐中采用氣體燃料加熱的困難太多，雖然有節約能源的說法，但不一定是一個重要的發展方向。

3）、真空熱處理爐。現代真空熱處理爐是指可施行元件的真空加熱，然后在油中淬火或在常壓和加壓氣體中淬火的冷壁式爐子。研究開發這種類型的設備是一項綜合性強、跨學科、牽涉到很多科技領域的工作。工模具材料的真空熱處理的應用前景很大。大多數工模具鋼目前都采取在真空中加熱，然后在氣體中冷卻淬火的方式。為了使工件表面和內部都獲得滿意的力學性能，必須采用真空高壓氣淬技術。目前上真空氣淬的氣壓已從0.2MPa、0.6MPa提高到1～2MPa甚至3MPa。所以高壓氣淬真空爐的冷卻氣體壓力的逐步提高是一個重要的發展趨勢。除高壓氣淬外，在先抽真空而后填充高壓惰性氣體后施行對流加熱可以比傳統真空輻射加熱速度提高一倍以上，從而明顯提高加熱效率也是真空加熱技術的重要方向之一。向多功能發展也是真空爐的趨勢之一。在前室中施行油淬，在后室施行常壓或高壓氣淬，在中間加熱室施行真空加熱或等離子滲碳的半連續式真空熱處理設備是其典型例子之一。當前國內市場已有這種爐型需求的反映。各種可滿足大批量生產的連續式真空滲碳、高壓、氣冷、淬火、回火生產線已相繼問世。可以預料，在不久的將來會引起汽車零件熱處理的一場重大變革。針對真空加熱容易實現高溫滲碳的特點，開發真空高溫（1000℃～1050℃）滲碳、緩冷、重新加熱、油中淬火、清洗、回火生產線應該盡快提到日程上來。