真空热处理技术：高精度、清洁无污染的材料改性加工制造技术

真空热处理是高精度、优质、节能和清洁无污染的材料改性加工制造技术，是20世纪后40年和今后机械制造工艺发展的热点。在过去的几年里，真空热处理在钢的快速、均匀加热，气淬工艺，低压渗碳，单室、双室、三室、连续式真空热处理炉的设计等方面均取得了新的进展。

1.真空炉内加热

众所周知，钢在真空中的加热主要靠辐射传热，这样，如果装炉较密集，中间部位工件由于热屏蔽而升温缓慢。用对流加热系统将工件升温至850℃，然后用辐射加热系统将工件升温至奥氏体温度，这就是20世纪80年代后期开发的双重加热系统。这样可大大提高加热速度，从而缩短加热时间。一般的，真空炉用双重加热系统与单一加热系统比较，加热时间将缩短至一半。

2.气淬

对于气淬，用户会考虑尽可能快的淬火周期及气流方向尽可能可调，以适应不同形状工件减小淬火变形的需要。

减小气淬变形早在20世纪80年代就已经提出来了，直到20世纪90年代中期，人们都是通过改变淬火气流方向——把垂直通过工件的上、下气流，根据时间或温度变化转成前、后气流，以尽可能地减小变形。

但有这样一些栅格形零件，他们对垂直气流具有天生的不可穿透性，必须外加水平气流，这就是VUTK型真空气淬炉的开发背景。VUTK型真空气淬炉与以往真空炉的最大区别在于它不光在前后方向有两个内门，还在左右方向（或上下方向）又增加了两个内门，这样气流可以通过四个方向交叉进入热区，很好地完成淬火过程。

为进一步提高真空炉气淬的产品质量及扩大其应用范围，必须进一步完善气淬系统。这可以通过提高气体压力和使用氦气或氢气取代氮气来实现，但这无疑将大大提高生产成本。这个难题可以用VUTK通过优化气流方向，减小气流阻力，再辅以高效的循环风机和热交换器予以解决，在不增大成本的前提下，气淬能力可提高30%，当然对于冷却能力，气淬无法同油淬媲美。

加强气淬的另一措施就是把前单室真空炉改进成由单独冷却室的双室真空炉，气淬在冷却室内完成。这样可以降低冷却体积近50%，由于冷却截面积的减小而提高气淬速度。(www.xing528.com)

对于多层密集装炉的工作，要达到与有搅拌的油淬相同的传热系数，就须使用达到4MPa的氢气来进行气淬。正如装炉状况影响加热速度一样，它也能影响冷却速度。如果把多层密集装炉改为单层甚至单件装炉，那么其加热速度将大大提高。同时冷却速度也将大大提高。

3.气淬控制

对于气淬烈度的控制是一个难题，人们通常用热电偶插入工件内部，测量工件的加热和冷却情况，从而来衡量气体的淬冷烈度，这些方法对工况而言没有普遍性。

4.真空渗碳

在真空炉中，以略低于大气压的压力进行渗碳，结合气淬，因具有高的碳传递率、没有晶间氧化、表面光亮等优点而被热处理界广泛接受。然而由于这种渗碳很难进行深渗层渗碳，于是20世纪70年代出现了低压渗碳。低压渗碳发展至今，开发的特殊气体注入技术，不仅克服了渗层不均匀、容易结碳两大难题，同时再辅以渗碳离子技术，可以解决一些十分复杂零件（如柴油机喷嘴）的渗碳问题。

离子渗碳如同离子渗氮、离子碳氮共渗一样，随着高频离子发生器的出现，其应用范围也日益扩大。

5.真空炉

随着真空技术的日益完善，其应用领域的日益扩大，真空炉已从单室炉逐渐扩大到水平或垂直装料的双室、三室、多室真空炉。最近出现了一种既带气淬室又带油淬室的三室真空炉，这对商业热处理灵活调节工艺尤为实用。当然也出现了推杆式或辊底式真空连续炉生产线，这主要用于淬火或低压渗碳。