真空熱處理技術的發展

北京航空材料研究院

1前言

真空熱處理具有無氧化、無脫碳、無元素貧化的特點，可以實現光亮熱處理，可以使零件脫脂、脫氣，避免表面污染和氫脆；同時可以實現控制加熱和冷卻，減少熱處理變形，提高材料性能；還具有便于自動化、柔性化和清潔熱處理等優點，近年已被廣泛采用，并獲得迅速發展。真空熱處理由早期的真空退火、真空除氣向真空淬火、真空回火、真空化學熱處理和特種真空熱處理方向發展；真空熱處理爐設計制造、元器件水平和性能不斷提高，并發展了真空熱處理生產線。本文結合近年的真空熱處理技術研究和實踐，綜述了真空熱處理技術發展現狀和展望。

2真空油淬

2.1增碳問題鋼在真空高溫加熱時使其表面活化，真空淬火時淬火油受熱分解形成的活化碳原子在油淬過程中滲入，使工件表面形成增碳層。這種滲碳現象隨淬火溫度上升而更加嚴重，且與淬火加熱保溫時間無關。為防止該現象的產生，應選擇質量好的真空淬火油和改進熱處理工藝。2.2油面壓強的選擇圖1某些鋼在ZZ-1真空淬火油中淬火硬度與淬火壓強的關系1.Cr12MoV2.60Si2MnA3.40CrNi2SiMoVA4.40CrMnSiMoVA5.37CrNi3A6.40CrA7.40CrNiMoA8.38CrMoAlA9.30CrMnSiNi2A10.1Cr11Ni2W2MoVA11.30CrMnSiA12.Cr17Ni2A13.1Cr1314.18Cr2Ni4WA15.65Mn16.T8A17.12CrNi3A18.45鋼

3真空加壓氣淬

（1）真空加壓氣淬的冷速測定我們用KHR-01便攜式冷卻介質性能測定儀，采用內裝熱電偶的鎳基合金探頭試驗法，測試了美國Abar-Ipsen公司H3636的各種壓力氣冷的冷卻速度，并與氣冷、吹風冷卻、油淬進行對比，其結果如圖2所示。實現了真空加壓氣冷的冷速與通常的冷卻介質冷卻的對比銜接。圖2真空加壓氣淬冷速測定1—0.05MPa氣淬2—0.1MPa氣淬3—靜止空氣冷卻（在空氣中）4—0.2MPa氣淬5—0.3MPa氣淬6—0.4MPa氣淬7—0.5MPa氣淬8—0.6MPa氣淬4真空滲碳

真空滲碳多采用真空-充氣脈沖式滲碳工藝，以避免滲碳過程中產生內氧化等缺陷。該工藝具有工件表面光亮、生產效率高、成本低、可進行盲孔或小孔滲碳等優點，但工件表面碳黑多、尖角過滲等問題突出，應予防止。我們采用國產雙室真空滲碳爐進行了不銹鋼真空滲碳研究，圓滿解決了不銹鋼由于存在鈍化膜而不易進行滲碳和滲碳溫度過高的問題。采用丙烷作滲碳劑、氮氣作載氣，合理控制兩種氣體混合比例及流量壓力，有效控制了真空滲碳過程中碳黑的產生及其影響。1Cr11Ni2W2MoV不銹鋼真空滲碳結果如表3所示。6鈦合金氫處理

鈦合金加氫會使鈦合金產生一些變化：①壓力加工時鈦合金的流動應力顯著降低，抗變形極限明顯提高；②片狀粗晶組織容易轉變成球形細晶組織；③機加工條件得到改善；④細化鈦合金鑄件、鍛件晶粒組織，提高其力學性能。根據這些變化，采用的鈦合金氫處理工藝主要包括：①氫增塑；②氫加工；③氫致密；④鑄件氫工藝。實際生產上，通常是將這些工藝結合在一起使用。

8真空熱處理標準

JB/T9210-1999真空熱處理HB/Z191-91航空結構鋼不銹鋼真空熱處理說明書JB/T8195.3-1999間接電阻爐，ZR系列真空熱處理和釬焊爐JB/T8195.4-1999間接電阻爐，ZC系列真空淬火爐。

10展望

·二十一世紀是真空熱處理大發展時期,首先發展適應各種熱處理要求的真空熱處理設備和工藝,包括:·真空加壓氣淬：提高冷卻性能、控制加熱和冷卻、發展更好淬透性的材料、氣體回收技術·真空滲碳等真空化學熱處理：提高真空滲碳技術，發展其他真空化學熱處理技術、真空化學熱處理傳感器。·真空功能熱處理：真空磁場熱處理、真空氫氣熱處理、真空焊接與熱處