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1、真空热处理工艺真空热处理工艺真空热处理工艺屠恒悦目录前言1一、真空热处理工艺原理和真空热处理和加热特点11、工艺原理12、真空热处理的加热特点：4二、真空热处理工艺参数的确定41、真空度：42、加热和预热温度：53、真空淬火加热时间6三、真空热处理的冷却方法71、气淬72、真空油淬123、为减小工件变形采用的分级冷却。154、真空水淬。155、真空硝盐淬火。156、炉冷或控速冷却。15四、真空退火、真空淬火、真空回火及常用金属材料的真空淬火、回火工艺规范151、真空退火目的152、真空淬火：25B3、真空回火33四、常用金属材料的真空淬火、回火工艺规范。34（1）合金结构钢和超高强度钢34（2
2、）弹簧钢35（3）轴承钢36（4）合金工具钢37（5）高速钢38（6）不锈耐热钢39C前言所谓真空热处理是工件在10-110-2Pa真空介质中进行加热到所需要的温度，然后在不同介质中以不同冷速进行冷却的热处理方法。真空热处理被当代热处理界称为高效、节能和无污染的清洁热处理。真空热处理的零件具有无氧化，无脱碳、脱气、脱脂，表面质量好，变形小，综合力学性能高，可靠性好（重复性好，寿命稳定）等一系列优点。因此，真空热处理受到国内外广泛的重视和普遍的应用。并把真空热处理普及程度作为衡量一个国家热处理技术水平的重要标志。真空热处理技术是近四十年以来热处理工艺发展的热点，也是当今先进制造技术的重要领域。一
3、、真空热处理工艺原理和真空热处理和加热特点1、工艺原理（1）金属在真空状态下的相变特点。在与大气压只差0.1MPa范围内的真空下，固态相变热力学、动力学不产生什么变化。在制订真空热处理工艺规程时，完全可以依据在常压下固态相变的原理。完全可以参考常压下各种类型组织转变的数据。（2）真空脱气作用，提高金属材料的物理性能和力学性能。（3）真空脱脂作用。（4）金属的蒸发：在真空状态下加热，工件表面元素会发生蒸发现象。表一各种金属的蒸气压金属达到下列蒸气压的平衡温度（）熔点10-2Pa10-1Pa1Pa10Pa133Pa（）Cu103511411273142216281038Ag848936104711
4、841353961Be102911301246139515821284Mg301331343515605651Ca463528605700817851Ba4065466297308587171Zn248292323405-419Cd180220264321-321Hg-5.5134882126-38.9Ae80888999611231179660Li377439514607725179Na19523829135643798K12316120726533864In74684095210881260157C22882471268129263214-Si11161223134314851670141
5、0Ti1249138415461742-1721Zr166018612001221225491830Sn9221042118913731609232Pb548625718832975328V158617261888207922071697Nb23552539-2415Ta25992820-2996Bi536609693802934271Cr99210901205134215041890Mo209522902533-2625Mn791873980110312511244Fe119513301447160217831535W276730163309-34102Ni12571371151016791
6、8841455Pt174419042090231325821774Au119013161465164618671063（5）表面净化作用，实现少无氧化和少无脱碳加热。图一各种金属氧化物的分解压力金属的氧化反应是可逆的：Mo2M+2O2OO2取决于气氛中氧的分压和金属氧化物的分压的大小。当氧分压大于金属氧化物的分压时，反应向左进行，金属表面产生氧化。反之，如氧化物的分解压大于氧的分压，反应向右进行，其结果是氧化物分解。亚氧化物理论和真空炉中碳元素存在，使炉内氧的分压低于金属氧化物的分压，使金属不会氧化。表二真空度和相对杂质及相对露点关系Pa1.331041.331031.331021.33101
7、.331.3310-11.3310-21.3310-3真空度10010110-110-210-310-410-5托%13.21.320.1321.3210-21.3210-31.3210-41.3210-51.3210-6相对杂PPM(百132013213.21.320.1320.0132质含量万分比)相对露点（）+11-18-40-59-74-88-101（6）金属实现无氧化加热所需的真空度。3图二为不同金属无氧化加热温度和真空度的关系曲线2、真空热处理的加热特点：两个显著特点：一是空载时炉子的升温速度快，二是工件的加热速度慢。二、真空热处理工艺参数的确定1、真空度：表三各种材料在真空热处理
8、时的真空度材料真空热处理时真空度Pa合金工具钢、结构钢、轴承钢（淬110-1火温度在900以下）含Cr、Mn、Si等合金钢（在（回填高纯10Pa1000以上加热）氮）不锈钢（析出硬化型合金）、Fe、10-110-24Ni基合金，钴基合金钛合金10-2高速钢1000以上充66613.3PaN2Cu及其合金13313.3Pa高合金钢回火1.310-2在考虑工作真空度时应注意几点：（1）在900以前，先抽0.1Pa以上高真空，以利脱气。（2）10-1Pa进行加热，相当于1PPM以上纯度惰性气体，一般黑色金属就不会氧化。-2-3（3）充入惰性气体时，如充133Pa，（50%N2+50%H2）的氮氢混合
9、气体，其效果比1010Pa真空还好。（4）真空度与钢表面光亮度有对应关系。（5）一般10-3133Pa真空范围内，真空度温差为5，如气压上升，温度均匀性下降，所以充气压力应尽量可能低些。2、加热和预热温度：表四预热温度参考表淬火加热预热温度预热温度预热温度温度（）（1）（）（2）（）（3）（）800900550-6001000-1100550-600800-8501200以上550-600800-8501000-105053、真空淬火加热时间图三真空加热时的特性曲线图四炉温和被加热工件表面与中心温度t总=t均+t保t均=aht保为相变时间，t均为均热时间，a为透热系数（分/mm），h为有效厚度
10、（mm）。表五a透热系数的确定加热温600800100011001200度（）a（分/mm）1.62.20.81.00.30.50.20.4预热情600600、600、800、6况预热800预预热1000热注：没有预热，直接加热，a应增大1020%表六t保时间确定钢材碳素工具低合金钢高合金钢钢t保（分）51010202040三、真空热处理的冷却方法1、气淬（1）各种冷却气体的性质表七各种冷却气体的性质（100时）气密度普朗粘度系数热传导率热传导率体（Kg/m3）特数（Kg.s/m3）（kcal/m.h.）比N20.8870.702.510-60.02691Ar1.3050.692.7640.0
11、1770.728He0.1720.722.310.1431.366H20.06360.691.0480.1891.4687图五氢、氦、氮、氩的相对冷却性能为保证工件表面不氧化，具有高的光亮度，对冷却气体N2纯度有一定要求。表八氮气纯度标准处理材料氮气纯度（%）轴承钢、高速钢99.99599.998高温耐热合金99.999高温活性金属99.9999半导体材料99.99999表九热处理用氩气、氢气、氮气的行业标准指标要求，%（V/V）名称氩含氮含氢含总碳水含氧含量量量含量量量（以8甲烷计）高纯氩气99.9990.00050.00010.00020.00020.004氩气99.990.0070.00050.0010.0010.002高纯-氮99.9990.00010.00030.00030.0005CO0.0005CO2纯氮-99.9960.00050.0010.00050.0005CH40.0005工露点-99.5-0.5-业类-43用气-99.5-0.5-游离态类水9氮100ml/级瓶游离类-1.5
