真空热处理炉的技术研究

真空热处理炉的技术研究

[摘要]：真空热处理技术是材料改性方面高精度、优质、节能和清洁无污染的加工制造技术，是当今制造技术的重要领域和工艺发展的热点领域。

[关键词]：真空热处理炉技术研究特点

中图分类号：c35 文献标识码：c 文章编号：1009-914x （2012）32- 0099 -01

1、真空热处理的优点

1.1 防止氧化作用，表面不氧化、不脱碳并有还原除锈作用，省去表面磨削加工工序；

1.2 真空脱气作用，使材料表面纯度提高，提高材料的疲劳强度，塑性和韧性，提高耐腐蚀性；

1.3 脱脂作用，除去残留油脂，提高产品质量；

1.4 处理工件无氢脆危险，防止钛和难熔金属表面脆化；

1.5 真空加热受热均匀，内外温差小，热应力小；真空炉的设计结构使工件无剧烈转移动作，因而不会因外力作用变形；

1.6 耗电少，能量消耗仅为常规热处理炉的50%左右，节约生产成本；

1.7 操作安全，自动化程度高，工作环境好，无污染无公害；

2、真空热处理炉（回火炉）的特点

2、1 严格的真空密封：众所周知，金属零件进行真空热处理均在密闭的真空炉内进行，因此，获得和维持炉子原定的漏气率，保证

真空炉的工作真空度，对确保零件真空热处理的质量有着非常重要的意义。所以真空热处理炉的一个关键问题，就是要有可靠的真空密封结构。为了保证真空炉的真空性能，在真空热处理炉结构设计中必须遵循一个基本原则，就是炉体要采用气密焊接，同时在炉体上尽量少开或者不开孔，少采用或者避免采用动密封结构，以尽量减少真空泄漏的机会。安装在真空炉体上的部件、附件等如水冷电极、热电偶导出装置也都必须设计密封结构。

2、2大部分加热与隔热材料只能在真空状态下使用：真空热处理炉的加热与隔热衬料是在真空与高温下工作的，因而对这些材料提出了耐高温，蒸汽压低，辐射效果好，导热系数小等要求。对抗氧化性能要求不高。所以，真空热处理炉广泛地采用了钽、钨、钼和石墨等作加热与隔热构料。这些材料在大气状态下极易氧化，因此，常规热处理炉是不能采用这些加热与隔热材料。

2、3水冷装置，真空热处理炉的炉壳、炉盖、电热元件，分别处置（水冷电极）、中间真空隔热门等部件，均在真空、受热状态下工作。在这种极为不利的条件下工作，必须保证各部件的结构不变形、不损坏，真空密封圈不过热、不烧毁。因此，各部件应该根据不同的情况设置水冷装置，以保证真空热处理炉能够正常运行并有足够的使用寿命。

2、4采用低电压大电流：在真空容器内，当真空空度为几托一

lxlo-1托的范围内时，真空容器内的通电导体在较高的电压下，会产生辉光放电现象。在真空热处理炉内，严重的会产生弧光放电，

烧毁电热元件、隔热层等，造成重大事故和损失。因此，真空热处理炉的电热元件的工作电压，一般都不超过80-100伏。同时在电热元件结构设计时要采取有效措施，如尽量避免有尖端的部件，电极间的间距不能太小窄，以防止辉光放电或者弧光放电的发生。2、5自动化程度高：真空热处理炉的自动化程度之所以较高，是因为金属工件的加热、冷却等操作，需要十几个甚至几十个动作来完成。这些动作内在真空热处理炉内进行，操作人员无法接近。同时，有些动作如加热保温结束后，金属工件进行淬火工序须六个动作并且要在15秒钟以内完成。在这样迅速的条件来完成许多动作，是很容易造成操作人员的紧张而构成误操作。因此，只有较高的自动化才能准确、及时按程序协调动。

真空炉处理钛合金时，不宜用氮气作为冷却气体，因为钛和氮在高温下反应，形成金黄色的氮化钛。真空炉活动连接部分全部采用o 型橡胶圈密封连接，此部分均通水冷却。工件在真空状态下淬火，应使用真空淬火油，此油具有较低的饱和蒸气压。真空炉的保养应在真空或充纯氮状态下，避免平时不用时吸气，吸潮国内真空炉的压升率应不大于1.33pa/h ，国外某些企业的标准为0.67pa/h。真空加热以辐射为主，工件在炉内应该保持间距。升温过程中，工件及炉内材料会放气，使真空度下降。真空回火、真空退火、真空固溶处理及真空时效的加热温度一般与常规处理时加热温度相同。真空回火炉应该具有快冷装置。冷却水的压力应该大于0.2mpa，流量应可调。冷却气体：钢一般采用百分之99.995纯度的氮气，高温

合金采用百分之99.999的氮气或氩气，钛合金采用百分之99.995的氩气。升温：放入工件后，一般先预抽至6.67pa时方可升温加热。

3、真空热处理炉的用途：

主要用于模具钢、高速钢、合金结构钢、轴承钢、弹性合金材料等的淬火（油淬及气淬）、回火、退火、渗碳、离子渗（碳、氮及金属等）、脱羟基和真空还原。热处理炉主要分为vqg系列真空气淬炉、vog系列真空油气淬火炉、vtf系列真空回火炉、vaf系列真空退火炉等。真空热处理炉分为卧式及立式炉两种，立式炉又分为上出料及下出料结构。选择依据主要是处理的产品类型、形状或摆放方式确定。发热组件的选择：真空热处理炉加热元件向工件的传热方式和普通电加热炉不同，以辐射传热为主。我公司生产的真空热处理炉的加热组件主要有镍铬、高温钼、石墨及石墨带（板）。镍铬主要应用在温度在1000℃以下的真空炉，高温钼应用在1600℃以下热处理炉，石墨及石墨带（板）可以应用在2300℃以下真空热处理炉。发热组件的选择主要依据热处理温度、产品的物理及化学特性而确定。隔热屏的选择：隔热屏是真空烧结炉加热室的主要组成部分，其主要作用是隔热、保温及减少热损失，同时也是固定加热器的结构基础。因此，隔热屏结构形式及材料的选择，对真空炉的功率及性能（如真空度、放气率等）有很大的影响。隔热屏基本上分为金属隔热屏和非金属隔热屏两类。其结构形式分为全金属隔热屏、夹层式隔热屏、石墨毡隔热屏和混合毡隔热屏。隔热屏的选

择主要依据温度、产品的物理及化学特性和真空度要求而确定。

4、 vog系列真空油淬气冷炉

该炉主要应用于模具钢、高速钢、合金结构钢、轴承钢、弹性合金材料等淬火。也可用于不锈钢材料的高温钎焊、固溶；粉末材料的烧结和时效处理等。该设备具有油淬/气淬功能，淬火应用范围较广；加热/淬火室各自独立，兼顾能耗和生产效率，优化设计的真空隔热插板阀和工件传送机构平稳可靠，维护方便。

参考文献：

1、雷声，热处理变形的控制.机械工程师.2008年5期.

2、王斌武，周晓艳.浅谈金属零件的设计、切削加工及热处理的关系，桂林航天工业高等专科学校学报，2006（4）