真空热处理技术的应用与现状

　一般而言,把充满低于大气压的特定空间称之为真空,如果将一般热处理的加热、保温等过程放在负压的气氛中进行,就是真空热处理。真空热处理技术具有无氧化、无脱碳,可脱气、脱脂,表面质量好,变形小、综合力学性能优异,无公害、自动化程度高等一系列突出优点,多年来一直是热处理技术发展的热点。在热加工生产中,传统的热处理和现代化的真空技术、计算机技术、自动化技术相结合构成了先进的真空热处理技术,近年来,我国的真空热处理技术发展很快,国产真空淬火炉、回火炉、渗碳炉、烧结炉、针焊炉等大约有1500台,我国真空热处理设备的年生产能力大约250台。我国从事真空热处理技术研究、设计、开发和应用的职工总数约1500人。现在几乎所有的热处理工艺均可进行真空热处理,随着真空热处理工艺水平的逐渐提高,真空热处理设备不断完善和智能化,真空热处理新技术不断涌现,真空热处理已进入了一个稳定的发展阶段。真空热处理设备的推广和应用,实现了低耗、清洁和灵活生产,取得了理想的技术和经济效果。

1　真空热处理技术应用概况

真空技术在金属热处理中的应用,只限于纯铁和铜等非铁合金的脱气或光亮退火以及在可控气氛中处理有困难的高熔点活性金属钛、锆等的处理,后来,随着真空技术的发展,到20世纪50年代末,由于在真空炉中安装惰性气体预制冷却机构的成功,使其应用范围迅速扩大。20世纪70年代是我国发展真空热处理技术的初期阶段,人们主要研究真空热处理的基本性质、基本规律、加热特点,金属在真空下加热的规律和变形问题。70年代主要进行了真空油淬和真空气淬的工艺研究和应用。进入80年代,真空热处理技术在我国得到了迅速发展,高压气淬工艺、真空渗碳技术、真空烧结、真空钎焊、真空离子渗碳技术的研究和应用相继展开,真空热处理技术开始从研究试验阶段跨入工业生产领域。90年代以来,相继出现了高压气淬、高压气淬等新技术,真空清洗、真空渗氮、真空离子渗碳等技术也得到了蓬勃发展。

由于在真空中加热有脱气、脱脂、除锈迹的作用,所以真空退火后的零件表面清洁、光亮、溶解于金属中的气体易排除出去。真空退火时经过压力加工变形的晶粒得到恢复,同时形成新的晶粒,组织均匀化,因而改善了力学性能。真空退火后的零件可以不经过酸洗或喷砂的清理工序就可进行电镀,从而可以缩短工艺流程,提高质量真空度、加热温度和出炉温度对光亮度均有影响,要获得满意的光亮度,须正确选择适宜的真空度、退火温度和出炉温度。我们把抛光的标准试样的光亮度 ,以此为基准光亮度进行对比,在工业生产中一般认为光亮度达到下限(60%)即可,对某些碳素结构钢和合金结构钢而言(例如: 50钢),当压力为10- 2托,退火温度在700—800℃范围内,平均光亮度可达60%以上,将真空度提高到10- 310- 4托,此时可达到7080%光亮度。但对碳素工具钢及合金工具钢、不锈钢而言,欲获得满意的光亮度,需提高真空度至10- 310- 4托。实验证明,真空退火时的出炉温度是影响光亮度的一个重要因素,除性能好的高合金钢(如不锈钢)外,真空退火出炉温度一般均应选在200℃以下。目前,真空退火炉可用于难熔金属、软磁合金、硅钢片、铁镍合金和铁硅合金、电工钢、不锈钢、结构钢等材料。