真空熱處理爐與可控氣氛爐的應(yīng)用

一,、可控氣氛熱處理。

1）,、在少無(wú)氧化熱處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)中,，*可控氣氛和真空熱處理的發(fā)展迅猛,。在目前少品種、大批量生產(chǎn)中,，尤其是碳素鋼和一般合金結(jié)構(gòu)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(yīng)用可控氣氛為主要手段。所以可控氣氛熱處理仍是先進(jìn)熱處理技術(shù)的主要組成部分,。

2）,、制備氣氛的氣源。我國(guó)在掌握和推廣可控氣氛過(guò)程中,，在解決氣氛問(wèn)題上走過(guò)了漫長(zhǎng)的道路,。zui早的吸熱式氣氛發(fā)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(shí),，我國(guó)的天然氣資源豐富，為用甲烷制備吸熱式氣氛創(chuàng)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(shè)備,。密封多用爐和多用爐生產(chǎn)線自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)柔性大,，適用性強(qiáng),，因而應(yīng)用廣

4）、可控氣氛熱處理工藝,。滲碳,。高溫滲碳是滲碳技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)之一。提高滲碳溫度可以顯著提高生產(chǎn)率和節(jié)省能耗,。為此研究開發(fā)可用于1000℃以上的電輻射管材料是當(dāng)務(wù)之急,，低壓滲碳技術(shù)的開發(fā)和完善為實(shí)現(xiàn)高溫滲碳（1040℃）創(chuàng)造了條件。鋼件的滲碳層深度要求一般都較保守,，有時(shí)也很盲目,。看來(lái)有必要研究決定滲碳層深度的力學(xué)因素,，探討減少滲層規(guī)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(shí)的滲速接近于930℃滲碳,。鋼碳氮共滲時(shí)容易出現(xiàn)反常組織，淬火后表面硬度有下降現(xiàn)象,，滲層中有較多的殘留奧氏體,。如何合理選擇工藝，充分發(fā)揮碳氮共滲潛力仍是值得探討的問(wèn)題,。過(guò)去曾有人提倡過(guò)高濃度碳氮共滲,，也曾有過(guò)鋼件碳氮共滲時(shí)表面含碳量在0.6％，具有綜合力學(xué)性能的報(bào)道,，為此眾說(shuō)紛紜,。看來(lái)有必要掌握這些規(guī)律,，對(duì)生產(chǎn)工藝的優(yōu)選有所幫助,。過(guò)去和現(xiàn)在都有對(duì)滾動(dòng)軸承施行碳氮共滲以提高接觸疲勞強(qiáng)度的報(bào)道。例如AISI52100（相當(dāng)于GCr15）鋼制的球和滾柱則由過(guò)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(lái),，要充分發(fā)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(qū)的應(yīng)用面很廣的無(wú)氧化熱處理技術(shù),，也是當(dāng)前熱處理生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)程度的主要標(biāo)志之一,。真空熱處理不僅可實(shí)現(xiàn)鋼件的無(wú)氧化、無(wú)脫碳,，而且還可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的無(wú)污染和工件的少畸變,，因而它還屬于清潔和精密生產(chǎn)技術(shù)范疇。目前它已成為工模具生產(chǎn)中不可替代的先進(jìn)技術(shù),。

2）,、真空熱處理工藝。工件畸變小是真空熱處理的一個(gè)非常重要的優(yōu)點(diǎn),。據(jù)國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn),，工件真空熱處理的畸變量?jī)H為鹽浴加熱淬火的三分之一。研究各種材料、不同復(fù)雜程度零件的真空加熱方式和各種冷卻條件下的畸變規(guī)律,，并用計(jì)算機(jī)加以模擬,，對(duì)于推廣真空熱處理技術(shù)具有重要意義。真空加熱,、常壓或高壓氣冷淬火時(shí)氣流均勻性對(duì)零件淬硬效果和質(zhì)量分散度有很大影響,。采用計(jì)算機(jī)模擬手段研究爐中氣流循環(huán)規(guī)律，對(duì)于改進(jìn)爐子結(jié)構(gòu)變具有重要意義,。真空滲碳是實(shí)現(xiàn)高溫滲碳的zui可能的方式,。但在高溫下長(zhǎng)時(shí)間加熱會(huì)使大多數(shù)鋼種的奧氏體晶粒度長(zhǎng)得很大，對(duì)于具體鋼材高溫滲碳,，重新加熱淬火對(duì)材料和工件性能的影響規(guī)律加以研究,，對(duì)優(yōu)化真空滲碳、冷卻,、加熱淬火工藝和設(shè)備是很有必要的,。近幾年，上有研究開發(fā)使用氣體燃料的燃燒式真空爐的動(dòng)向,。在真空爐中采用氣體燃料加熱的困難太多,，雖然有節(jié)約能源的說(shuō)法，但不一定是一個(gè)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(fā)這種類型的設(shè)備是一項(xiàng)綜合性強(qiáng)、跨學(xué)科,、牽涉到很多科技領(lǐng)域的工作,。工模具材料的真空熱處理的應(yīng)用前景很大,。大多數(shù)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(nèi)部都獲得滿意的力學(xué)性能,，必須采用真空高壓氣淬技術(shù),。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(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì),。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(duì)流加熱可以比傳統(tǒng)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(shù)的重要方向之一,。向多功能發(fā)展也是真空爐的趨勢(shì)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(xù)式真空熱處理設(shè)備是其典型例子之一,。當(dāng)前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)已有這種爐型需求的反映。各種可滿足大批量生產(chǎn)的連續(xù)式真空滲碳,、高壓,、氣冷、淬火,、回火生產(chǎn)線已相繼問(wèn)世,。可以預(yù)料,，在不久的將來(lái)會(huì)引起汽車零件熱處理的一場(chǎng)重大變革,。針對(duì)真空加熱容易實(shí)現(xiàn)高溫滲碳的特點(diǎn)，開發(fā)真空高溫（1000℃～1050℃）滲碳,、緩冷,、重新加熱、油中淬火,、清洗,、回火生產(chǎn)線應(yīng)該盡快提到日程上來(lái)。