汽车零件真空热处理技术及应用

2023-08-18 理论教育版权反馈

【摘要】：真空炉的选用应根据具体的工艺要求而定，目前真空退火炉、真空淬火炉、真空回火炉、真空烧结炉等已经批量应用。金属材料在真空中加热既可避免氧化，又能脱气、脱脂等，下面介绍其应用情况。真空退火的脱气效果取决于加热温度、时间和真空度等工艺参数，另外，还与气体以及金属化合物的物理性质有关。

真空炉的选用应根据具体的工艺要求而定，目前真空退火炉、真空淬火炉、真空回火炉、真空烧结炉等已经批量应用。金属材料在真空中加热既可避免氧化，又能脱气、脱脂等，下面介绍其应用情况。

1.真空退火

真空退火除用于钢、铜及其合金外，也可用于与气体有亲和力的金属如钛、钽、铌等的退火，真空退火时应根据金属的氧化特性选择真空度，避免合金中的化合物分解与脱溶等。需要注意的是真空退火的零件必须进行清洗、脱脂和烘干处理，否则在加热过程中容易产生氧化、腐蚀、脱碳和渗碳等缺陷。

真空退火的脱气效果取决于加热温度、时间和真空度等工艺参数，另外，还与气体以及金属化合物的物理性质有关。各种金属材料真空退火的工艺参数见表9-14。

表9-14各种金属材料真空退火的工艺参数

（续)

2.真空淬火及回火

该类工艺的参数有真空度、加热温度、保温时间、淬火冷却介质等，应根据工件的材质与性能要求来合理选择与确定。

（1)真空度的选择为了防止工件表面氧化、脱碳以及合金元素蒸发造成工件性能降低与炉膛污染等，应正确选择真空度。合金元素锰、铝、钴、铬、镍等的饱和蒸气压较高，容易在加热过程中蒸发，真空度不宜太低；钛的饱和蒸气压较铬、锰等略低，在较低的压力下容易向表面聚集；而钨、钒、硅、钼等元素的饱和蒸气压低，不容易蒸发。

通常将钢的淬火加热温度分为高温与中温两类，中温为900℃以下，高温则分为900～1100℃和1100～1300℃，不同温度范围内的真空度是有差异的。表9-15为几类钢预热、淬火加热及回火真空度的选择情况。

表9-15几类钢预热、淬火加热及回火真空度的选择情况

（续)

注:1.高速工具钢在1050℃左右加热时，应向炉内回充高纯度的氮气，使真空度控制在13.3Pa，以防止合金元素的蒸发。

2.铬镍奥氏体不锈钢和耐热钢钢板和钢带热处理时，应采用高纯度的氩气来进行分压和冷却。

3.对于轴承钢与弹簧钢，为防止Cr、Mn元素的挥发，要严格控制真空度。

（2)淬火加热温度的选择通常淬火加热温度取盐浴炉和空气加热炉的下限，淬火加热温度在900℃以下时，采用500～600℃一次预热，加热温度高于1000℃时，一般采用两次预热，即500～600℃和800～850℃。

（3)淬火加热保温时间的确定考虑到真空加热以辐射为主，加热速度慢，通常认为真空加热时间为盐浴炉的6倍，为空气炉的2倍，真空保温时间C＝KB＋T，其中K为保温时间系数（表9-16)，B为工件的有效厚度，T为时间余量（表9-16)。

表9-16真空淬火保温时间的K、T值（供参考)

（4)淬火冷却介质的选择常用的真空淬火冷却介质有真空淬火油、高纯氮气等，应根据具体的材料与性能要求来合理选择，通常而言，模具材料如高合金钢和高速工具钢等才进行真空淬火处理，其选用的淬火冷却介质为真空淬火油，该类油具有饱和蒸气压低、临界压强低、化学稳定性好等特点，故获得了广泛的应用。通过提高冷却气体的密度（压力)和流速，可以正比增大对流传热效率，使淬火冷却速度加快，从而提高真空气淬炉的冷却能力。

（5)真空回火一般而言，250℃以下的低温回火是在空气炉或低温硝盐浴中完成的，260～750℃的回火则可在保护气氛炉或真空炉中进行，在真空回火炉中回火时，应将工作室抽至0.133～1.33Pa，然后充入高纯氮气，进行回火处理。

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