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1、1.1第八章第八章 真空热处理炉真空热处理炉 授授课人：人：杨晓敏敏North University of ChinaCollege of Materials Science and Engineering2008.01.04 目录目录目录目录.ppt.ppt11.2教教学学提提示示教教 学学 要要 求求 了解真空了解真空热处理炉的分理炉的分类、结构、特点和适用；了解真空构、特点和适用；了解真空热处理炉的理炉的电热元件及主要元件的元件及主要元件的设计；了解；了解电炉真空系炉真空系统组成、工作成、工作原理和特点。原理和特点。 真空真空热处理是理是热处理工理工艺过程的全部或部分在真空状程的全部或部
2、分在真空状态下下进行。真空当作一种行。真空当作一种纯度度较高的保高的保护气体。气体。第八章第八章 真空真空热处理炉理炉21.3 81 真空系真空系统 82 真空真空热处理炉的分理炉的分类 83 真空真空热处理炉所用材料理炉所用材料 84 真空真空热处理炉技理炉技术的的发展展 85 离子渗氮炉离子渗氮炉第八章第八章 真空真空热处理炉理炉31.4真空真空热处理炉加理炉加热主要特点：主要特点：1、传热方式：方式：辐射；射；2、加、加热速度慢；加速度慢；加热均匀性差；均匀性差；3、实现无氧化、不脱碳；无氧化、不脱碳；4、工件表面光亮好；、工件表面光亮好；5、工件不易、工件不易变形。形。第八章第八章 真
3、空真空热处理炉理炉41.5一、真空一、真空（一）真空：（一）真空：压强 小于小于105Pa低低压空空间称称为真空。真空状真空。真空状态下气体的下气体的稀薄程度称真空度。稀薄程度称真空度。（二）真空划分（二）真空划分: 低真空（低真空（102-105Pa）、中真空（）、中真空（102-10-1Pa）、高真空（）、高真空（10-1-10-5Pa）、超真空（小于）、超真空（小于10-5Pa）。 81 真空系真空系统51.6二、真空系二、真空系统（真空（真空泵、管道、真空、管道、真空阀、真空、真空测量装置）量装置）（一）（一）设备：真空真空泵真空的主要真空的主要设备 81 真空系真空系统旋片式机械旋片
4、式机械泵滑滑阀式机械式机械泵机械增机械增压泵油增油增压泵油油扩散散泵真空真空泵真空真空测量：量：电离离规管、管、热偶偶规管、真空管、真空压力表等力表等61.771.8被抽被抽容器容器扩散散泵机械机械泵低真空管道低真空管道高真空管道高真空管道 真空系真空系统工作工作过程程 真空系真空系统是由机械是由机械泵与油与油扩散散泵组成。成。 （二）真空系（二）真空系统的工作的工作过程程机械机械泵：低真空：低真空泵，又称配又称配泵，常作，常作为高真高真空空泵的前的前级泵。扩散散泵：抽高真空，又称主抽高真空，又称主泵。扩散散泵出口出口处的的压强小小于高真空于高真空泵的的临界界压强。扩散散泵出口出口处的真空度的
5、真空度又称前置真空。又称前置真空。81.9 起始起始压强：真空：真空泵开始工作开始工作时的的压强。各种真空。各种真空泵的起始的起始压强相差相差很大。例如，机械很大。例如，机械泵在大气在大气压强下即可工作，下即可工作，扩散散泵须在一定前置真空在一定前置真空度下才能工作。度下才能工作。极限极限压强：指在真空系：指在真空系统中没有漏气或内壁放出气体的情况下，中没有漏气或内壁放出气体的情况下，经过相当相当长时间抽气后，一定型号的真空抽气后，一定型号的真空泵所能达到的最小所能达到的最小压强。 81 真空系真空系统91.10（三）典型真空系（三）典型真空系统机械旋机械旋转泵101.11机械旋机械旋转泵油油
6、扩散散泵/油增油增压泵111.12机械旋机械旋转泵油油扩散散泵油增油增压泵121.1382 真空真空热处理炉的分理炉的分类一、真空一、真空热处理炉的基本理炉的基本结构形式、特点及用途构形式、特点及用途131.14工作过程：工作过程：放入工件放入工件密封炉罐密封炉罐抽真空抽真空加热加热保温保温冷却。冷却。优点：优点：（1 1）结构简单；（结构简单；（2 2）气源少，容易获得真空；（气源少，容易获得真空；（3 3）不存）不存在真空放电的问题；在真空放电的问题； 缺点：（缺点：（1 1）加热速度慢；）加热速度慢；（2 2）受炉罐材料的限制，炉子最高）受炉罐材料的限制，炉子最高使用温度不超过使用温度不
7、超过11001100。 用途：一些金属的退火用途：一些金属的退火外外热式真空式真空热处理炉理炉141.15（一）（一） 外外 热 式式 真真 空空 热 处 理理 炉炉151.16（二）内（二）内热式真空式真空热处理炉理炉1、结构：炉壳（真空容器）、构：炉壳（真空容器）、加加热体、隔体、隔热屏、真空系屏、真空系统2、优点点：（：（1）炉温不受耐炉温不受耐热炉炉罐限制；罐限制；(2)加加热速度快。速度快。 缺点：缺点：（1）结构复构复杂；(2)抽真空比外抽真空比外热式的炉子困式的炉子困难。（。（3）低）低电压大大电流流供供电。3、用途：气冷式的炉子：高速、用途：气冷式的炉子：高速钢、模具、模具钢、
8、马氏体不氏体不锈钢等的淬等的淬火火处理；油冷式的炉子：低合金理；油冷式的炉子：低合金钢、合金工具合金工具钢、轴承承钢等的淬火等的淬火处理；理；161.17内内热式气冷真空式气冷真空热处理炉理炉171.18内内热式油淬真空式油淬真空热处理炉理炉181.1983 真空真空热处理炉所用材料理炉所用材料一、一、电热元件元件（一）（一）电热元件材料元件材料1、镍铬及及铁铬铝合金；合金；Cr和和Al在高温真空状在高温真空状态下易于下易于产生蒸生蒸发作用，适用于温度不是很高的低真空作用，适用于温度不是很高的低真空炉。炉。 2、高熔点、高熔点纯金属（金属（钼、钨、钽）在真空或保在真空或保护气氛下适用；气氛下适
9、用；191.2083 真空真空热处理炉所用材料理炉所用材料3、非金属、非金属电热元件（石墨）：熔点高、膨元件（石墨）：熔点高、膨胀系数小、高温机械性能好等系数小、高温机械性能好等优点，点，但使用于保但使用于保护气氛中工作；有气氛中工作；有“污染染”等弊病，因而不宜在高真空中工作。等弊病，因而不宜在高真空中工作。 （二）（二）电热元件料元件料选择 选择原原则：根据工作温度、炉子：根据工作温度、炉子结构特点、工构特点、工艺特殊要求、特殊要求、经济效果等因素来效果等因素来选用。用。工作温度在工作温度在1000以下，可以下，可选用合金用合金电热元件。元件。工作温度在工作温度在1000以上，可以上，可选
10、用用纯金属或石墨布。金属或石墨布。单室油淬真空炉：可室油淬真空炉：可选用能抵抗油蒸汽用能抵抗油蒸汽污染的石墨布。染的石墨布。考考虑经济适用可适用可选资源富足、价格便宜的石墨布和源富足、价格便宜的石墨布和铁铬铝合金作合金作电加加热体材料。体材料。201.2183 真空真空热处理炉所用材料理炉所用材料二、隔二、隔热屏屏1、作用：隔、作用：隔热、减少、减少热损失。失。2、性能：、性能：较高的耐火性、隔高的耐火性、隔热保温性、抗保温性、抗热冲冲击性和抗腐性和抗腐蚀性。性。3、分、分类：金属反射隔：金属反射隔热屏和非金属隔屏和非金属隔热层隔隔热屏。屏。211.22金属反射隔金属反射隔热屏：屏：数数层金属
11、板、隔离金属板、隔离环和支撑杆和支撑杆组成。成。选用用钨、钼、钽和不和不锈钢作反射屏。主要用于作反射屏。主要用于高精度、高真空度的高精度、高真空度的真空炉。真空炉。金属反射隔热屏金属反射隔热屏221.23金属板制成的内外屏的金属板制成的内外屏的夹层中填充陶瓷中填充陶瓷纤维，结构构较简单，隔，隔热效果好，但陶瓷效果好，但陶瓷纤维的吸湿性大，影响真空的吸湿性大，影响真空度。度。夹层式隔热屏夹层式隔热屏多多层石墨毡用石墨石墨毡用石墨绳或或钼丝将其捆扎在将其捆扎在钢板网上构成板网上构成的。隔的。隔热效果好，效果好，热损失比金属反失比金属反辐射屏可减少射屏可减少30。石墨毡隔热屏石墨毡隔热屏231.24内内层为石墨毡，外石墨毡，外层为陶瓷陶瓷纤维毡。隔毡。隔热效果好，并效果好，并兼有兼有夹层式和石墨毡隔式和石墨毡隔热层两者的两者的优点。点。混合毡隔热层混合毡隔热层83 真空真空热处理炉所用材料理炉所用材料241.2584 离子渗氮炉离子渗氮炉辉光放光放电电路路一、工作原理一、工作原理二、二、组成成炉体、真空系炉体、真空系统、供气系、供气系统、测温系温系统及控制系及控制系统。三、三、类型型罩式、井式、卧式等罩式、井式、卧式等。251.2626
