真空熱處理即真空技術與熱處理兩個專業相結合的綜合技術
，是指熱處理工藝的全部和部分在真空狀態下進行的
。我國將真空劃分為低
、中
、高和超高真空
。目前大多數真空熱處理爐的工作真空度在1.33~1.33×10ˉ³Pa
。
真空熱處理幾乎可實現全部熱處理工藝
，如淬火
、退火
、回火
、滲碳
、氮化
，在淬火工藝中可實現氣淬
、油淬
、硝鹽淬火
、水淬等
，還可以進行真空釺焊
、燒結
、表麵處理等
。真空熱處理爐熱效率高
，可實現快速升溫和降溫
，可實現無氧化
、無脫碳
、無滲碳，可去掉工件表麵的磷屑
，並有脫脂除氣等作用
，從而達到表麵光亮淨化的效果
。一般來說
，被處理的工件在爐內加熱緩慢
，內熱溫差較小
，熱應力小
，因而變形小
。產品合格率高
。可降低成本
，有除氣作用
，從而提高了工作的機械性能和使用壽命
。工作環境好
，操作安全
，沒有汙染和公害
。被處理的工件沒有氫脆危險
，對鈦材和難熔金屬殼防止表麵氫脆
，真空熱處理工藝的穩定性和重複性好
。這一係列的優點
，開發真空熱處理設備和工藝被越來越重視和應用越來越廣
。
一般金屬材料在空氣爐中加熱
，由於空氣中存在氧氣
、水蒸氣
、二氧化碳等氧化性氣體，這些氣體與金屬發生氧化作用易使被加熱的金屬表麵產生氧化膜或氧化皮
，完全失去原有的金屬光澤
。同時這些氣體還要與金屬中的碳發生反應
，使其表麵脫碳
。如果爐中含有一氧化碳或甲烷氣體
，還會使金屬表麵增碳
。對於化學性質非常活潑的Ti
、Zr以及難溶金屬W
、Mo
、Nb
、Ta等
，在空氣爐中加熱
，除了要生成氧化物
、氫化物
、氮化物外，還要吸收這些氣體並向金屬內部擴散
，使金屬材料的性能嚴重惡化
。這些氧化
、脫碳
、增碳
、吸氣甚至產生腐蝕等弊病
，在可控氣氛爐或鹽浴爐中加熱
，有時也難以避免
。為解決這一問題
，通常的做法是在工件熱處理前留有加工餘量
，熱處理後在加工去掉氧化
、脫碳層等
。
真空熱處理爐的安全操作
1
、真空熱處理爐是近年來得到較大發展的先進熱處理設備
，工件是在超低氣壓的空間裏進行加熱和冷卻的
。它具有質量好
、節能
、安全和汙染少等優點
。
2
、真空爐的發熱體用低壓電
，但電源電壓仍為380V
，操作時仍需要安全用電
。
3
、真空爐製造時
，應確保不漏氣
、不漏水
。真空爐爐體和爐蓋等的密封是用橡膠件
，因此需要用水隔層進行冷卻
。若水漏到爐膛裏時
，爐膛溫度很高
，會引起爆炸。真空爐處理的工件，應清洗淨表麵油汙
，同時避免淬火油槽的油蒸氣進入爐膛
。這些油蒸氣和空氣混合後將形成爆炸氣氛
，一旦有明火或通電時就會產生爆炸
。所以真空爐裝料後應關閉爐門
，將爐膛抽成真空後
，方可通電加熱
。
真空熱處理爐的特點
(1)水冷裝置
，真空熱處理爐的爐殼
、爐蓋
、電熱元件導別處置(水冷電極)
、中間真空隔熱門等部件
，均在真空
、受熱狀態下工作
。在這種極為不利的條件下工作
，必須保證各部件的結構不變形
、不損壞
，真空密封圈不過熱
、不燒毀
。因此
，各部件應該根據不同的情況設置水冷裝置
，以保證真空熱處理爐能夠正常運行並有足夠的使用壽命
。
(2)采用低電壓大電流
：在真空容器內
，當真空空度為幾托一lxlo-1托的範圍內時
，真空容器內的通電導體在較高的電壓下
，會產生輝光放電現象
。在真空熱處理爐內
，嚴重的會產生弧光放電
，燒毀電熱元件
、隔熱層等
，造成重大事故和損失
。因此
，真空熱處理爐的電熱元件的工作電壓
，一般都不超過80一100伏
。同時在電熱元件結構設計時要采取有效措施
，如盡量避免有尖端的部件
，電極間的間距不能太小窄
，以防止輝光放電或者弧光放電的發生
。
(3)大部分加熱與隔熱材料隻能在真空狀態下使用
：真空熱處理爐的加熱與隔熱襯料是在真空與高溫下工作的
，因而對這些材料提出了耐高溫
，蒸汽壓低
，輻射效果好
，導熱係數小等要求
。對抗氧化性能要求不高
。所以
，真空熱處理爐廣泛采用了鉭
、鎢
、鉬和石墨等作加熱與隔熱構料
。這些材料在大氣狀態下極易氧化
，因此
，常規熱處理爐不能采用這些加熱與隔熱材料
。
(4)嚴格的真空密封
：眾曆周知
，金屬零件進行真空熱處理均在密閉的真空爐內進行
，因此
，獲得和維持爐子原定的漏氣率
，保證真空爐的工作真空度
，對確保零件真空熱處理的質量有著非常重要的意義
。所以真空熱處理爐的一個關鍵問題
，就是要有可靠的真空密封結構
。為了保證真空爐的真空性能
，在真空熱處理爐結構設計中必須道循一個基本原則
，就是爐體要采用氣密焊接
，同時在爐體上盡量少開或者不開孔
，少采用或者避免采用動密封結構
，以盡量減少真空泄漏的機會
。安裝在真空爐體上的部件
、附件等如水冷電極
、熱電偶導出裝置也都必須設計密封結構
。
自動化程度高
：真空熱處理爐的自動化程度之所以較高
，是因為金屬工件的加熱
、冷卻等操作
，需要十幾個甚至幾十個動作來完成
。這些動作內在真空熱處理爐內進行
，操作人員無法接近
。同時
，有些動作如加熱保溫結束後
，金屬工件進行淬火工序須六個動作並且要在15秒鍾以內完成
。在這樣迅速的條件來完成許多動作
，是很容易造成操作人員的緊張而構成誤操作
。因此
，隻有較高的目動化才能準確
、及時按程序協調動
。
|
