真空炉热处理工作原理
【盛阳工业炉热处理设备】真空炉热处理是在真空环境中对被加热物品进行保护性烧结的炉子，其加热方式比较多，如电阻加热、感应加热、微波加热等。真空感应炉是利用感应加热对被加热物品进行保护性烧结的炉子，可分为工频、中频、高频等类型，可以归属于真空炉热处理的子类。真空感应烧结炉是在真空或保护气氛条件下，利用中频感应加热的原理使硬质合金刀头及各种金属粉末压制体实现烧结的成套设备，是为硬质合金、金属镝、陶瓷材料的工业生产而设计的。VSWF真空感应钨烧结氢气炉
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一、主要原理及用途真空感应钨烧结炉是在抽真空后充氢气保护状态下，利用中频感应加热的原理，使处于线圈内的钨坩埚产生高温，通过热辐射传导到工作上，适用于科研、军工单位对难熔合金如钨、钼及其合金的粉末成型烧结。
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二、主要结构及组成结构形式多为立式、下出料明晃晃的如同钻石。不知什么时候，我发现自己不由自主的飘落在少年方式。其主要组成为：电炉本体、真空系统、水冷系统、气动系统、液压系统、进出料机构、底座、工作台、感应加热装置(钨加热体及高级保温材料)、进电装置、中频电源及电气控制系统等。
三、主要功能在抽真空后充入氢气保护气体，控制炉内压力和气氛的烧结状态。可用光导纤维红外辐射温度计和铠装热电偶连续测温(0～2500℃)，并通过智能控温仪与设定程序相比较明晃晃的如同钻石。不知什么时候，我发现自己不由自主的飘落在少年后，选择执行状态反馈给中频电源，自动控制温度的高低及保温程序。
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“钢的热处理原理及工艺”作业题 第一章固态相变概论 1、扩散型相变和无扩散型相变各有哪些特点？ 2、说明晶界和晶体缺陷对固态相变成核的影响。 3、说明相界面和应变能在固态相变中的作用，并讨论它们对新相形状的影响。 4、固－固相变的等温转变动力学曲线是“C”形的原因是什么？ 第二章奥氏体形成 1、为何共析钢当奥氏体刚刚完成时还会有部分渗碳体残存？亚共析钢加热转变时是否也存在碳化物溶解阶段？ 2、连续加热和等温加热时，奥氏体形成过程有何异同？加热速度对奥氏体形成过程有何影响？ 3、试说明碳钢和合金钢奥氏体形成的异同。 4、试设计用金相－硬度法测定40钢和T12钢临界点的方案。 5、将40、60、60Mn钢加热到860℃并保温相同时间，试问哪一种钢的奥氏体晶粒大一些？ 6、有一结构钢，经正常加热奥氏体化后发现有混晶现象，试分析可能原因。 第三章珠光体转变 1、珠光体形成的热力学特点有哪些？相变主要阻力是什么？试分析片间距S与过冷度△T的关系。 2、珠光体片层厚薄对机械性能有什么影响？珠光体团直径大小对机械性能影响如何？ 3、某一GCr15钢制零件经等温球化退火后，发现其组织中除有球状珠光体外，还有部分细片状珠光体，试分析其原因。 4、将40、40Cr、40CrNiMo钢同时加热到860℃奥氏体化后，以同样冷却速度使之发生珠光体转变，它们的片层间距和硬度有无差异？ 5、试述先共析网状铁素体和网状渗碳体的形成条件及形成过程。 6、为达到下列目的，应分别采取何热处理方法？ （1）为改善低、中、高碳钢的切削加工性； （2）经冷轧的低碳钢板要求提高塑性便于继续变形； （3）锻造过热的60钢毛坯为细化其晶粒； （4）要消除T12钢中的网状渗碳体； 第四章、马氏体转变
真空热处理炉工艺 【盛阳工业炉真空热处理炉】真空热处理炉金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用广的金属，而且钢铁显微组织也为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。 【真空热处理炉工艺】 真空热处理炉热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些
过程互相衔接，不可间断。 加热是真空热处理炉热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多，早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。 金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。 #详情咨询#【盛阳工业炉：真空热处理炉】 高真热处理炉加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度,是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须
在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求，例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。 #详情咨询#【盛阳工业炉：真空热处理炉】 金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用广的金属，而且钢铁显微组织也为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。
真空热处理工艺的应用实例分析 □龙天梁 □卢春萍 摘要 结合实例分析了真空热处理具有提高产品质量的显著特点。 关键词:真空热处理 应用分析 中图分类号:TG156 文献标识码:B 文章编号:1671—3133(2003)08—0056—03 The application of the vacuum heating treat technology □Long Tianliang □Lu Chunping Abstract Through the experience,and has analyzed that the vacuum heating treat can improve the product quality. K ey w ords:V acuum heating treat Application and analysis 真空热处理技术是近年来推广的新技术之一,具有无氧化、无脱碳、变形小、表面光洁等优点,可明显提高热处理质量和延长产品使用寿命,因而,产生显著的经济效益。 一、真空热处理效果 11保护作用:由于工件的加热、淬火是在真空状态下进行,氧的分压力很低,氧化性与脱碳性气体极为稀薄,可防止氧化与脱碳,也防止出现氢脆和渗硫,从而获得美观和光亮的表面。 21金属氧化物的去除作用:金属表面在真空热处理时不仅可以防止氧化,而且已发生氧化的表面在真空中加热时,也可以将氧化物除掉。这是因为金属的氧化物在氧的分压低和高温时将发生分解反应,由于分解而产生的氧气被真空泵及时排出,也使工件表面恢复了原来的金属光泽。 31脱脂作用:工件表面常粘有油污、润滑脂等,如不及时清除,在一般热处理过程中对工件质量影响大,但要清理又费工费时。采用真空热处理,既节省脱脂工序,也可获得光亮表面的工件。 41脱气作用:金属内部溶解有微量氢、氮、氧等气体,这些微量气体对工件的性能影响很大。实验表明,在高温真空情况下,金属内部的气体向其表面扩散并从表面排出,这种现象叫作脱气作用。钢件在真空热处理中能获得较满意的脱气效果,提高了工件性能和质量。 51脱元素现象:在真空热处理时,某些蒸气压高的合金元素会从被处理的工件表面脱掉而引起这些元素的挥发消耗,这不仅损坏了金属材料本身的特性也影响了工件表面质量。因而,工件的真空热处理必须兼顾为防止脱碳所需的最小限度的低压和为防止合金元素的蒸发所需的最起码的压力。实验证明,在渗漏量小于10-3托升/秒、真空度为10-2～10-4托的真空炉内,一般工件在正常热处理情况下不会发生明显的脱碳和合金元素的损失。 二、真空热处理实例分析 按采用的冷却介质不同,真空淬火可分为真空油冷淬火、真空气冷淬火、真空水冷淬火和真空硝盐等温淬火。模具真空热处理中主要应用的是真空油冷淬火、真空气冷淬火和真空回火。为保持工件(如模具)真空加热的优良特性,冷却剂和冷却工艺的选择及制定非常重要,模具淬火过程主要采用油冷和气冷。针对不同的工件、不同的工艺,热处理的效果相差悬殊,下面就几个工艺实例做相应分析。 11内六角冲头热处理工艺 磨料磨具的最大直径已达到<1100mm,最高使用线速度可达125m/s,为超硬磨料磨具的推广使用创造了条件。可以预见,随着新型的SG磨料及超硬磨料磨具的广泛使用,必将促进磨床制造业的变革与发展,而高效、高性能磨床的发展,又将进一步推动超硬磨料磨具的使用。 参 考 文 献 1 机械工程学报编辑部1制造业与未来中国1北京:机械工业出版社,20022 吴彦农,叶伟昌1单层超硬磨料砂轮的发展与应用.现代制造工程(原《机械工艺师》),2001,(9) 3 2001年国际先进制造技术研讨会(ISAM T,2001)论文集 作者简介:梁 萍,淮阴工学院机械工程系实验师。 叶伟昌,淮阴工学院教授。 作者通讯地址:淮阴工学院机械工程系(223001) 电话:(0517)3668758 收稿日期:20030204 65 工艺与工艺装备 现代制造工程2003(8)
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 (1) 1、工艺原理 (1) 2、真空热处理的加热特点： (3) 二、真空热处理工艺参数的确定 (3) 1、真空度： (3) 2、加热和预热温度： (4) 3、真空淬火加热时间 (4) 三、真空热处理的冷却方法 (5) 1、气淬 (5) 2、真空油淬 (7) 3、为减小工件变形采用的分级冷却。 (9) 4、真空水淬。 (9) 5、真空硝盐淬火。 (9) 6、炉冷或控速冷却。 (9) 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 (9) 1、真空退火目的 (9) 2、真空淬火： (14) 3、真空回火 (19) 四、常用金属材料的真空淬火、回火工艺规范。 (20) （1）合金结构钢和超高强度钢 (20) （2）弹簧钢 (22) （3）轴承钢 (22) （4）合金工具钢 (22) （5）高速钢 (23) （6）不锈耐热钢 (24)
前言 所谓真空热处理是工件在10-1~10-2Pa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、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
课程设计 立式真空淬火炉设计说明书 （PFTH700/1600型）
目录 第一章前言 (3) 第二章设计任务说明 (4) 第三章确定炉体结构和尺寸 (5) 3.1 炉膛尺寸的确定 (5) 3.2 炉衬隔热材料的选择 (5) 3.3各隔热层、炉壳内壁的面积及厚度 (6) 3.3.1 隔热屏 (6) 3.3.2 炉壳内壁 (7) 第四章炉子热平衡计算 (9) 4.1 有效热的计算 (9) 4.2 无热功的计算 (9) 4.3 结构的蓄热量 (12) 4.4 炉子功率的验证 (14) 第五章电热元件的选择及布置 (15) 第六章工件进出料传送装置设计 (18) 第七章其他部件的设计计算 (19) 7.1 淬火油槽的设计 (19) 7.2 冷却系统设计 (20) 7.2.1 冷却水消耗计算 (20) 7.2.2 确定水在水壳内的经济流速和当量直径 (21)
7.2.3 球对流热换系数 (21) 7.2.4 验算水冷炉壁得温度(℃) (21) 7.2.5 冷却水的管道设计 (21) 7.2.6 水冷系统的安全保护 (22) 7.3 水冷电极 (22) 7.4 观察窗 (22) 7.5 热电偶测温装置 (22) 7.6 风扇 (23) 7.7 真空放气阀、真空安全阀 (23) 7.8 法兰设计 (23) 第八章真空热处理炉真空系统的设计 (24) 8.1 根据设计技术条件,确定真空系统方案 (24) 8.2 真空炉必要抽速计算 (24) 8.3 根据炉子必要抽气速率选择主泵 (25) 8.4 选配前级真空泵 (25) 8.5 确定真空系统管及配件尺寸 (26) 第九章真空热处理的优点 (27) 第十章真空热处理炉特点 (28) 第十一章参考文献 (29)
真空热处理工艺及设备【详细介绍】
真空热处理工艺及设备 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 真空热处理是真空技术与热处理技术相结合的新型热处理技术，真空热处理所处的真空环境指的是低于一个大气压的气氛环境，包括低真空、中等真空、高真空和超高真空，真空热处理实际也属于气氛控制热处理。真空热处理是指热处理工艺的全部和部分在真空状态下进行的，热处理质量大大提高。与常规热处理相比，真空热处理的同时，可实现无氧化、无脱碳、无渗碳，可去掉工件表面的磷屑，并有脱脂除气等作用，从而达到表面光亮净化的效果。 一、真空热处理工艺原理和真空热处理和加热特点工艺原理 （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。 （5）表面净化作用，实现少无氧化和少无脱碳加热。6）金属实现无氧化加热所需的真空度。 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。 （3）充入惰性气体时，如充133Pa，（50%N2+50%H2）的氮氢混合气体，其效果比10-2～10-3Pa真空还好。此时氧分压66.5Pa是安全的。 （4）真空度与钢表面光亮度有对应关系。 （5）一般10-3~133Pa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。 真空高压气冷淬火技术
中外热处理工艺现状和趋势 热处理工艺现状 中国热处理工艺现状简介 热处理是机械工业中的一项十分重要的基础工艺，对提高机械零件内在质量和使用寿命，加强产品在国内外市场竞争能力具有举足轻重的作用。但是人们认识到这一点却花了相当长的时间和很大的代价。由于热处理影响的是产品的内在质量，它一般不会改变制品的形状，不会使人直观地感到它的必要性，弄不好还会严重畸变和开裂；破坏制品的表面质量和尺寸精度，致使制造过程前功尽弃。所以在我国的制造业中长期存在着“重冷（冷加工）轻热（热加工）”现象，以致这个行业很长时间处于落后状态。而机械工业发达国家特别注重热处理工艺技术的研究和发展。 建国以来特别是20世纪80年代以来，我国的热处理技术有了很大的发展，现有热处理生产企业、从业人数、设备数量和能力都有大大增长。目前来说，我国在热处理的基础理论研究和某些热处理新工艺、新技术研究方面，与工业发达国家的差距不大，但在热处理生产工艺水平和热处理设备方面却存在着较大的差距，还没有完全扭转热处理生产工艺和热处理设备落后、工件氧化脱碳严重、产品质量差、生产效率低、能耗大、成本高、污染严重的局面。 目前在我国工业生产上大量应用的还是常规热处理工艺，今后仍将占有重要的地位和相当大的比重，但正在日益改进和不断完善。要以少无氧化加热、节能、无污染和微电子技术在热处理中的应用为重点，大力发展先进的热处理成套技术，利用现代高新技术对常规热处理进行技术改造，实现热处理设备的更新换代，全面提高热处理的工艺水平、装备水平、管理水平和产品水平，这对于改变我国热处理技术的落后面貌，赶上工业发达国家的先进水平，将起到积极的促进作用中国热处理工艺技术应用还不十分广泛，对热处理工艺的重视程度还需要提高，特别从事热处理工艺的人才的培养需要加大，现今热处理专业比较冷淡，这些都需要做出大大的改善。另一方面，热处理环境给人感觉脏乱差，热处理工艺控制不够严格，这些都阻碍了热处理工艺的发展，同时阻碍了中国机械制造工艺的发展。 中国热处理工艺行业、学术团体 中国全国性的热处理行业、学术团体是中国机械工程学会热处理学会和中国热处理行业协会。 1.中国机械工程学会热处理学会 英文名称是CHINESE HEAT TREATMENT SOCIETY ，简称CHTS。 中国机械工程学会成立于1936年，下设29个专业学会和30个地方省市学
简述常用热处理工艺的原理与特点。 热处理是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。 热处理工艺原理 1、正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。 2、退火：将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却(或埋在砂中或石灰中冷却)至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。 3、淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。 4、回火：将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。 5、调质处理：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织更优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200—350之间。 特点：金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，金球的热处理工艺与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。 比较钢材与非金属材料热处理的异同点。 热处理有金属材料热处理和非金属材料热处理 相同点：热处理的原理基本一样，都是一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。 不同点： 1.钢的表面热处理有两大类：一类是表面加热淬火热处理，另一类是化学热处理。 非金属材料的表面热处理：喷漆、着(染)色、抛光、化学镀后再电镀(如ABS)等。 2.金属材料热处理包括：退火、正火、淬火和回火。 非金属材料热处理包括碳纤维预氧化、碳化、石墨化设备，石墨化烧结等；复合材料成形以及空间环境模拟，包括热压罐，热压机，KM系列模拟罐，用户分布于汽车、模具、工具、碳纤维加工和其他高端应用领域。
真空热处理炉 设计说明书 （课程设计） 一、设计任务说明说： WZC-60型真空淬火炉技术参数：
二、确定炉体结构和尺寸： 1、炉膛尺寸的确定 由设计说明书中，真空加热炉的有效加热尺寸 为900mm×600mm×450mm ，隔热屏内部结构尺寸 主要根据处理工件的形状、尺寸和炉子的生产率决定， 并应考虑到炉子的加热效果、炉温均匀性、检修和装 出料操作的方便。一般隔热屏的内表面与加热器之 间的距离约为50—100mm；加热器与工件(或夹具、 料筐)之间的距离为50一150mm。隔热屏两端通常不 布置加热器，温度偏低。因此，隔热屏每端应大于 有效加热区约150—300mm，或更长一些。从传热学 的观点看，圆筒形的隔热屏热损失最小，宜尽量采用。 则： L＝900＋2×(150～300)＝1100～1400mm B＝600＋2×(50～150)＋2×(50～100) ＝800～1100mm H＝450＋2×(50～150)＋2×(50～100) L=1300㎜＝650～950mm B=900㎜不妨，我们取L=1300 mm；B=900mm；H=850mm。 H=850㎜2、炉衬隔热材料的选择
由于炉子四周具有相似的工作环境，我们一般选用相同的材料。为简单起见，炉门及出炉口我们也采用相同的结构和材料。这里我们选用金属隔热屏，由于加热炉的最高使用温度为1300℃，这里我们采用六层全金属隔热屏，其中内三层为钼层，外三层为不锈钢层。 按设计计算，第一层钼辐射屏与炉温相等，以后各辐射屏逐层降低，钼层每层降低250℃左右，不锈钢层每层降低150℃左右。 则按上述设计，各层的设计温度为： 第一层：1300℃；第二层：1050℃； 第三层：800℃；第四层：550℃； 第五层：400℃；第六层：250℃； 水冷夹层内壁：100℃ 最后水冷加层内壁的温度为100℃<150℃， 符合要求。 3、各隔热层、炉壳内壁的面积及厚度 （1）、隔热屏 由于隔热层屏与屏之间的间距约8～15mm，这里我们取10mm。钼层厚度0.3mm，不锈钢层厚度0.6mm。屏的各层间通过螺钉和隔套隔开。 第一层面积：
铝合金热处理原理及工艺 3.1铝合金热处理原理 铝合金铸件得热处理就是选用某一热处理规范，控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间以一定得速度冷却，改变其合金的组织，其主要目的是提高合金的力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工型能，获得尺寸的稳定性。 3.1.1铝合金热处理特点 众所周知，对于含碳量较高的钢，经淬火后立即获得很高的硬度，而塑性则很低。然而对铝合金并不然，铝合金刚淬火后，强度与硬度并不立即升高，至于塑性非但没有下降，反而有所上升。但这种淬火后的合金，放置一段时间（如4～6昼夜后），强度和硬度会显著提高，而塑性则明显降低。淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象，称为时效。时效可以在常温下发生，称自然时效，也可以在高于室温的某一温度范围（如100～200℃）内发生，称人工时效。 3.1.2铝合金时效强化原理 铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程，它不仅决定于合金的组成、时效工艺，还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷，特别是空位、位错的数量和分布等。目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。 铝合金在淬火加热时，合金中形成了空位，在淬火时，由于冷却快，这些空位来不及移出，便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态，必然向平衡状态转变，空位的存在，加速了溶质原子的扩散速度，因而加速了溶质原子的偏聚。 硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。淬火温度越高，空位浓度越大，硬化区的数量也就越多，硬化区的尺寸减小。淬火冷却速度越大，固溶体内所固定的空位越多，有利于增加硬化区的数量，减小硬化区的尺寸。 沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度，即随温度增加固溶度增加，大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。沉淀硬化所要求的溶解度－温度关系，可用铝铜系的Al－4Cu合金说明合金时效的组成和结构的变化。图3－1铝铜系富铝部分的二元相图，在548℃进行共晶转变L→α＋θ（Al2Cu）。铜在α相中的极限溶解度5.65％（548℃），随着温度的下降，固溶度急剧减小，室温下约为0.05％。 在时效热处理过程中，该合金组织有以下几个变化过程： 3.1.2.1 形成溶质原子偏聚区－G·P（Ⅰ）区 在新淬火状态的过饱和固溶体中，铜原子在铝晶格中的分布是任意的、无序的。时效初期，即时效温度低或时效时间短时，铜原子在铝基体上的某些晶面上聚集，形成溶质原子偏聚区，称G·P（Ⅰ）区。G·P（Ⅰ）区与基体α保持共格关系，这些聚合体构成了提高抗变形的共格应变区，故使合金的强度、硬度升高。 3.1.2.2 G·P区有序化－形成G·P（Ⅱ）区 随着时效温度升高或时效时间延长，铜原子继续偏聚并发生有序化，即形成G·P（Ⅱ）区。它与基体α仍保持共格关系，但尺寸较G·P（Ⅰ）区大。它可视为中间过渡相，常用θ”表示。它比G·P（Ⅰ）区周围的畸变更大，对位错运动的阻碍进一步增大，因此时效强化作用更大，θ”相析出阶段为合金达到最大强化的阶段。 3.1.2.3形成过渡相θ′ 随着时效过程的进一步发展，铜原子在G·P （Ⅱ）区继续偏聚，当铜原子与铝原子比为1：2时，形成过渡相θ′。由于θ′的点阵常数发生较大的变化，故当其形成时与基体共格关系开始破坏，即由完全共格变为局部共格，因此θ′相周围基体的共格畸变减弱，对位错运动的阻碍作用亦减小，表现在合金性能上硬度开始下降。由此可见，共格畸变的存在是造成合金时效强化的重要因素。 3.1.2.4 形成稳定的θ相 过渡相从铝基固溶体中完全脱溶，形成与基体有明显界面的独立的稳定相Al2Cu，称为θ相此时θ相与基体的共格关系完全破坏，并有自己独立的晶格，其畸变也随之消失，并随时效温度的提高或时间的延长，θ相的质点聚集长大，合金的强度、硬度进一步下降，合金就软化并称为“过时效”。θ相聚集长大而变得粗大。 铝－铜二元合金的时效原理及其一般规律对于其他工业铝合金也适用。但合金的种类不同，形成的G·P区、过渡相以及最后析出的稳定性各不相同，时效强化效果也不一样。几种常见铝合金系的时效过程及其析出的稳定相列于表3－1。从表中可以看到，不同合金系时效过程亦不完全都经历了上述四个阶段，有的合金不经过G·P（Ⅱ）区，直接形成过渡相。就是同一合金因时效的温度和时
第22卷 第2期 兵器材料科学与工程 Vol.22 No.2 1999年 3月 ORDNANCE MATERIAL SCIENCE AND EN GIN EERIN G Mar. 1999 我国热处理的现状及发展方向 李茂山 赵宝荣 吴光英张克俭 (兵器工业第五二研究所) (江苏光英炉业有限公司) (北京华立精细化工公司) 摘 要 从多参数热处理和复合热处理工艺、加热源和加热方式、淬火介质和淬火方法、热处理设备、新材料与热处理工艺相结合、节能和环境保护、热处理生产的自动化和专业化等七个方 面,较为全面地论述了我国热处理技术的现状及发展方向。 关键词 金属 热加工工艺 热处理 材料工程 热处理是机械工业的一项重要基础技术,通常像轴、轴承、齿轮、连杆等重要的机械零 件和工模具都是要经过热处理的,而且,只要选材合适,热处理得当,就能使机械零件和工 模具的使用寿命成倍、甚至十几倍的提高,实现“搞好热处理,零件一顶几”的目标,收到事 半功倍的效果。热处理对于充分发挥金属材料的性能潜力,提高产品的内在质量,节约材料,减少能耗,延长产品的使用寿命,提高经济效益都具有十分重要的意义。 建国以来,我国的热处理技术有了很大的发展,现有热处理生产厂点一万余家,职工15万人,专业科技人员约1000余人,热处理加热设备11万台,年生产能力660万吨钢件,年产值约50亿元,全员劳动生产率约3万元/人?年。目前我国在热处理的基础理论 研究和某些热处理新工艺、新技术研究方面,与工业发达国家的差距不大,但在热处理生 产工艺水平和热处理设备方面却存在着较大的差距,还没有完全扭转热处理生产工艺和 热处理设备落后、工件氧化脱碳严重、产品质量差、生产效率低、能耗大、成本高、污染严重 的局面。为促进我国热处理技术的发展,我们应全面了解热处理技术的现状和水平,掌握 其发展趋势,大力发展先进的热处理新技术、新工艺、新材料、新设备,用高新技术改造传 统的热处理技术,实现“优质、高效、节能、降耗、无污染、低成本、专业化生产”,力争到2000年时达到工业发达国家八十年代中期的水平。 1 大力发展多参数热处理和复合热处理工艺 传统的热处理,就主要控制的参数而言,多为常压下的温度时间两个参数的热处理;就工艺方式而言,多为单一的热处理。这样热处理的效果也只能是单一化。为此,要 大力发展多参数热处理和复合热处理工艺[1]。 1.1 多参数热处理 (1)真空热处理:这是一种附加压力的多参数热处理。它具有无氧化、无脱碳、工件 表面光亮、变形小、无污染、节能、自动化程度高、适用范围广等优点,是近年来发展最快的 热处理新技术之一,特别是在进行材料表面改性方面获得了很大的进展,许多新近开发的 1997年9月15日收到稿件,1998年9月3日收到修改稿 李茂山 高级工程师 包头市四号信箱 014034
真空热处理工艺 张雨 090201 20090581 前言： 所谓真空热处理是工件在10-1~10-2Pa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、真空热处理工艺原理和真空热处理和加热特点 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。 （5）表面净化作用，实现少无氧化和少无脱碳加热。
（6）金属实现无氧化加热所需的真空度。 二、真空热处理工艺参数的确定 1、真空度： 表1.各种材料在真空热处理时的真空度 （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。 （3）充入惰性气体时，如充133Pa，（50%N2+50%H2）的氮氢混合气体，其效果比10-2～10-3Pa真空还好。此时氧分压66.5Pa是安全的。（4）真空度与钢表面光亮度有对应关系。 （5）一般10-3~133Pa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2 预热温度参考表
钢的热处理原理及工艺复习重点及课后习题 一、复习重点 1、什么是加工硬化？产生加工硬化的根本原因是什么？ 2、什么是再结晶？再结晶的实际应用是什么？金属再结晶是通过什么方式发生的？再结晶退火的主要作用是什么？ 3、冷加工和热加工的区别是什么？ 4、热处理的定义及三个基本过程。为什么钢能够进行热处理？奥氏体化的目的是什么？ 5、珠光体、贝氏体、马氏体分别都有哪几种组织形态？每种组织力学性能如何？ 6、退火、正火、淬火、回火的定义是什么？ 7、什么是钢的淬透性？ 二、课后复习题 （一）、填空题 1、加工硬化现象是指随变形度的增大，金属强度和硬度显著提高而塑性和韧性显著下降的现象。加工硬化的结果，使金属对塑性变形的抗力增大，造成加工硬化的根本原因是位错密度提高，变形抗力增大。消除加工硬化的方法是再结晶退火。 2、再结晶是指冷变形金属加热到一定温度之后，在原来的变形组织中重新产生无畸变的新等轴晶粒，而性能也发生明显的变化，并恢复到冷变形之前状态的过程。 3、在金属的再结晶温度以上的塑性变形加工称为热加工。在金属的再结晶温度以下的塑性变形加工称为冷加工。
4、金属在塑性变形时所消耗的机械能，绝大部分(占90%)转变成热而散发掉。但有一小部分能量（约10%）是以增加金属晶体缺陷（空位和位错）和因变形不均匀而产生弹性应变的形式（残余应力）储存起来，这种能量我们称之为形变储存能。 5、马氏体是碳在α-Fe 中的过饱和间隙固溶体，具有很大的晶格畸变，强度很高。贝氏体是渗碳体分布在含碳过饱和的铁素体基体上或的两相混合物。根据形貌不同又可分为上贝氏体和下贝氏体。用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈羽毛状，而下贝氏体则呈针状。相比较而言，上贝氏体的机械性能比下贝氏体要差。 6、在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体与屈氏体的主要相同点是都是渗碳体的机械混合物，不同点是层间距不同，珠光体较粗，屈氏体较细。 7、马氏体的显微组织形态主要有板条状、针状马氏体两种。其中板条状马氏体的韧性较好。钢在淬火后获得的马氏体组织的粗细主要取决于奥氏体的实际晶粒度。 8、钢的热处理工艺由加热、保温、冷却三个阶段所组成。 9、淬透性是指在规定条件下，钢在淬火冷却时获得马氏体组织的能力。 10、当钢中发生奥氏体向马氏体的转变时，原奥氏体中碳含量越高，则M S点越低。 11、钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是线以上A C3+30 ~ 50℃，对过共析钢是A C1+30 ~ 50℃。 12、淬火钢进行回火的目的是消除内应力，获得所要求的组织与性能，回火温度越高，钢的强度与硬度越低。 13、调质处理是经淬火后再高温回火，能得到回火索氏体组织，具有
我国金属热处理的发展综述 引言 金属热处理是利用固态金属相变规律，采用加热、保温、冷却的方法，改善并控制金属所需组织与性能(物理、化学及力学性能等)的技术。 热处理是金属加工工艺中的一项重要基础技术，通常金属材料都是要经过热处理的，而且，只要选材合适，热处理得当，就能金属材料的性能成倍、甚至十几倍的提高，收到事半功倍的效果。热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。 热处理对于充分发挥金属材料的性能潜力，提高产品的内在质量，节约材料，减少能耗，延长产品的使用寿命，提高经济效益都具有十分重要的意义。 建国以来，我国的热处理技术有了很大的发展。目前我国在热处理的基础理论研究和某些热处理新工艺、新技术研究方面，与工业发达国家的差距不大，但在热处理生产工艺水平和热处理设备方面却存在着较大的差距，还没有完全扭转热处理生产工艺和热处理设备落后、工件氧化脱碳严重、产品质量差、生产效率低、能耗大、成本高、污染严重的局面。为促进我国热处理技术的发展，我们应全面了解热处理技术的现状和水平，掌握其发展趋势，大力发展先进的热处理新技术、新工艺、新材料、新设备，用高新技术改造传统的热处理技术，实现“优质、高效、节能、降耗、无污染、低成本、专业化生产”，力争赶上工业发达国家水平。 1、热处理工艺介绍 金属热处理是机械制造中的重要过程之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的，所以，它是机械制造中的特殊工艺过程，也是质量管理的重要环节。 为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。 2、热处理发展史 在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在商代，就已经有了经过再结晶退火的金箔饰物。公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。
1 设备名称: 真空热处理炉 2 数量:一台套 3 仪器设备工作环境 电源：380V±10%，50HZ±1HZ； 环境温度：10～30℃； 相对湿度：＜60%； 地面平整，通风良好，不含易燃、易爆、腐蚀性气体和粉尘，附近没有强电磁辐射源和振动源； 要求设备在上述工作环境下长期稳定工作。 4 技术要求及配置 4.1 基本要求 a) 设备类别：单室、卧式、水平前装料、全金属屏、电加热、内循环气体冷却； b) 炉子级别：Ⅱ类C型仪表（按AMS2750E）； *c) 有效工作尺寸(宽×高×深)：600mm×600mm ×900mm； d) 最大装炉量：600kg； *e) 工作温度：500~1300℃； *f) 最高温度：1350℃； *g) 温度均匀性：±5℃(550～1200℃)； *h) 系统精度：±1.7℃，测试温度950℃； *i) 真空度：工作真空度5×10-3Pa，极限真空度5×10-4Pa范围； *j) 抽气速率：在冷态、空载、清洁、干燥、无污染的条件下，从启动真空系统开始，30分钟内达到5×10-2Pa，50分钟内达到工作真空度5×10-3Pa； *k) 压升率：不大于0.27Pa/h。（按AMS2769A的要求进行测试）； l) 分压控制功能：分压范围13～133Pa； *m) 最大气冷压强：6bar； *n) 冷却速度：空炉从1200℃冷却到300℃时间不大于5分钟； *o) 升温速度：50分钟内从室温升至1250℃； p) 设备需要安装在线式露点仪，探头置于炉体进气口处，温度范围-100℃～
20℃，精度±2℃，附校验报告。（校验温度至少包含-100℃、20℃及-100℃～20℃之间某一温度）； *q) 炉内安装有热电偶转接插座，可用于12只以上N型热电偶的接插。 4.2 真空系统 真空系统应包括真空室、全金属热区、真空泵系统、内循环气体冷却系统、电气系统、控制操作系统和水冷却系统等。 4.2.1 真空室炉体部分 卧式圆形双层水冷结构，炉门开启自由方便，自动锁紧，工件装、出炉顺畅，结构密封性好，符合欧洲及中国压力容器制造标准。 4.2.2 全金属热区 *a) 隔热屏：隔热屏由至少5层，（3层钼，最内层为Plansee钼镧合金和2层不锈钢）组成。热区的各元件应具有抗高压、抗热疲劳和热老化性，无活动部件；*b) 加热元件：应采用经特别加工过的Plansee钼镧合金加热带，每整圈分为三段。加热元件的支撑件可以方便地拆卸和安装,维修方便。 *4.2.3 抽真空系统 按真空度和抽速等技术指标的要求，合理配置一套完整的真空系统及相应的真空电阀等，选择德国莱宝Leybold机械泵、罗兹泵、扩散泵和维持泵，真空系统为自动顺序动作，以提供互锁和安全操作。 4.2.4 气冷系统 *a) 采用内循环变频气冷系统，最大冷却压力6Bar，冷却介质为氩气或者氮气。可以实现真空冷却和静态冷却和充气强制冷却； b) 气冷系统要设计合理，真空密封性好，维修方便。冷却气流应为均匀圆周360o喷向工件，冷却速度的均匀性基本一致； c) 钼制喷嘴沿热区圆周360度均布，设计紧固，不易脱落。要保证回充气体快速； d) 环形管翅式铜热交换器应坚固耐用。 4.2.5 电气系统 a) 按中国供电标准: 三相交流电380V±10%，50HZ±1HZ；
真空热处理炉与真空气氛炉的应用 一、真空气氛炉热处理。 1)、在少无氧化热处理技术的发展趋势中，首推真空气氛炉和真空热处理的发展迅猛。在目前少品种、大批量生产中，尤其是碳素钢和一般合金结构钢件的光亮淬火、退火、渗碳淬火、碳氮共渗淬火、气体氮碳共渗仍以应用可控气氛为主要手段。所以真空气氛炉热处理仍是先进热处理技术的主要组成部分。 2)、制备气氛的气源。我国在掌握和推广可控气氛过程中，在解决气氛问题上走过了漫长的道路。最早的吸热式气氛发生炉主要用液化气，即纯度较高的丙烷或丁烷。近几年已证实，我国的天然气资源丰富，为用甲烷制备吸热式气氛创造了良好的条件。使用不用了生炉的直生式气氛也是一条不容忽视的途径。 3)、加热设备。密封多用炉和多用炉生产线自动化程度高，生产柔性大，适用性强，因而应用广 4)、真空气氛炉热处理工艺。渗碳。高温渗碳是渗碳技术发展趋势之一。提高渗碳温度可以显著提高生产率和节省能耗。为此研究开发可用于1000℃以上的电辐射管材料是当务之急，低压渗碳技术的开发和完善为实现高温渗碳(1040℃)创造了条件。钢件的渗碳层深度要求一般都较保守，有时也很盲目。看来有必要研究决定渗碳层深度的力学因素，探讨减少渗层规定的可能性。碳氮共渗。碳氮共渗温度比渗碳低，工件畸变小。在渗层深度为0.6mm以下时的渗速接近于930℃渗碳。钢碳氮共渗时容易出现反常组织，淬火后表面硬度有下
降现象，渗层中有较多的残留奥氏体。如何合理选择工艺，充分发挥碳氮共渗潜力仍是值得探讨的问题。过去曾有人提倡过高浓度碳氮共渗，也曾有过钢件碳氮共渗时表面含碳量在0.6％，具有最好综合力学性能的报道，为此众说纷纭。看来有必要掌握这些规律，对生产工艺的优选有所帮助。过去和现在都有对滚动轴承施行碳氮共渗以提高接触疲劳强度的报道。例如AISI52100(相当于GCr15)钢制的球和滚柱则由过去的淬火、回火改为碳氮共渗、淬火、回火、轴承的破坏寿命提高了2.42倍。看来，要充分发挥碳氮共渗工艺的潜力还有许多工作需要做。 二、真空热处理。 1)、真空热处理的优越性。真空热处理是和可控气氛并驾齐驱的应用面很广的无氧化热处理技术，也是当前热处理生产技术先进程度的主要标志之一。真空热处理不仅可实现钢件的无氧化、无脱碳，而且还可以实现生产的无污染和工件的少畸变，因而它还属于清洁和精密生产技术范畴。目前它已成为工模具生产中不可替代的先进技术。 2)、真空热处理工艺。工件畸变小是真空热处理的一个非常重要的优点。据国内外经验，工件真空热处理的畸变量仅为盐浴加热淬火的三分之一。研究各种材料、不同复杂程度零件的真空加热方式和各种冷却条件下的畸变规律，并用计算机加以模拟，对于推广真空热处理技术具有重要意义。真空加热、常压或高压气冷淬火时气流均匀性对零件淬硬效果和质量分散度有很大影响。采用计算机模拟手段研究炉中气流循环规律，对于改进炉子结构变具有重要意义。真空渗碳是
真空热处理炉（回火炉）的技术特点及一般常识 真空热处理炉（回火炉）的技术特点及一般常识 真空热处理炉(回火炉)的特点： (1) 严格的真空密封：众所周知，金属零件进行真空热处理均在密闭的真空炉内进行，因此，获得和维持炉子原定的漏气率，保证真空炉的工作真空度，对确保零件真空热处理的质量有着非常重要的意义。所以真空热处理炉的一个关键问题，就是要有可靠的真空密封结构。为了保证真空炉的真空性能，在真空热处理炉结构设计中必须遵循一个基本原则，就是炉体要采用气密焊接，同时在炉体上尽量少开或者不开孔，少采用或者避免采用动密封结构，以尽量减少真空泄漏的机会。安装在真空炉体上的部件、附件等如水冷电极、热电偶导出装置也都必须设计密封结构。 (2)大部分加热与隔热材料只能在真空状态下使用：真空热处理炉的加热与隔热衬料是在真空与高温下工作的，因而对这些材料提出了耐高温，蒸汽压低，辐射效果好，导热系数小等要求。对抗氧化性能要求不高。所以，真空热处理炉广泛地采用了钽、钨、钼和石墨等作加热与隔热构料。这些材料在大气状态下极易氧化，因此，常规热处理炉是不能采用这些加热与隔热材料。 (3)水冷装置，真空热处理炉的炉壳、炉盖、电热元件，分别处置(水冷电极)、中间真空隔热门等部件，均在真空、受热状态下工作。在这种极为不利的条件下工作，必须保证各部件的结构不变形、不损坏，真空密封圈不过热、不烧毁。因此，各部件应该根据不同的情况设置水冷装置，以保证真空热处理炉能够正常运行并有足够的使用寿命。 (4)采用低电压大电流：在真空容器内，当真空空度为几托一lxlo-1托的范围内时，真空容器内的通电导体在较高的电压下，会产生辉光放电现象。在真空热处理炉内，严重的会产生弧光放电，烧毁电热元件、隔热层等，造成重大事故和损失。因此，真空热处理炉的电热元件的工作电压，一般都不超过80-100伏。同时在电热元件结构设计时要采取有效措施，如尽量避免有尖端的部件，电极间的间距不能太小窄，以防止辉光放电或者弧光放电的发生。 (5)自动化程度高：真空热处理炉的自动化程度之所以较高，是因为金属工件的加热、冷却等操作，需要十几个甚至几十个动作来完成。这些动作内在真空热处理炉内进行，操作人员无法接近。同时，有些动作如加热保温结束后，金属工件进行淬火工序须六个动作并且要在15秒钟以内完成。在这样迅速的条件来完成许多动作，是很容易造成操作人员的紧张而构成误操作。因此，只有较高的自动化才能准确、及时按程序协调动。