真空熱處理爐與可控氣氛爐的應(yīng)用

一、可控氣氛熱處理。
   1）.在少無氧化熱處理技術(shù)的發(fā)展趨勢中，首推管式爐和真空熱處理的發(fā)展迅猛。在目前少品種、大批量生產(chǎn)中，尤其是碳素鋼和一般合金結(jié)構(gòu)鋼件的光亮淬火、退火、滲碳淬火、碳氮共滲淬火、氣體氮碳共滲仍以應(yīng)用可控氣氛為主要手段。所以可控氣氛熱處理仍是先進熱處理技術(shù)的主要組成部分。
   2）.制備氣氛的氣源。我國在掌握和推廣可控氣氛過程中，在解決氣氛問題上走過了漫長的道路。最早的吸熱式氣氛發(fā)生爐主要用液化氣，即純度較高的丙烷或丁烷。近幾年已證實，我國的天然氣資源豐富，為用甲烷制備吸熱式氣氛創(chuàng)造了良好的條件。使用不用了生爐的直生式氣氛也是一條不容忽視的途徑。
  3）.加熱設(shè)備。密封多用爐和多用爐生產(chǎn)線自動化程度高，生產(chǎn)柔性大，適用性強，因而應(yīng)用廣泛。
  4）.可控氣氛熱處理工藝。滲碳。高溫滲碳是滲碳技術(shù)發(fā)展趨勢之一。提高滲碳溫度可以顯著提高生產(chǎn)率和節(jié)省能耗。為此研究開發(fā)可用于1000℃以上的電輻射管材料是當(dāng)務(wù)之急，低壓滲碳技術(shù)的開發(fā)和完善為實現(xiàn)高溫滲碳（1040℃）創(chuàng)造了條件。鋼件的滲碳層深度要求一般都較保守，有時也很盲目?？磥碛斜匾芯繘Q定滲碳層深度的力學(xué)因素，探討減少滲層規(guī)定的可能性。碳氮共滲。碳氮共滲溫度比滲碳低，工件畸變小。在滲層深度為0.6mm以下時的滲速接近于930℃滲碳。鋼碳氮共滲時容易出現(xiàn)反常組織，淬火后表面硬度有下降現(xiàn)象，滲層中有較多的殘留奧氏體。如何合理選擇工藝，充分發(fā)揮碳氮共滲潛力仍是值得探討的問題。過去曾有人提倡過高濃度碳氮共滲，也曾有過鋼件碳氮共滲時表面含碳量在0.6％，具有最好綜合力學(xué)性能的報道，為此眾說紛紜?？磥碛斜匾莆者@些規(guī)律，對生產(chǎn)工藝的優(yōu)選有所幫助。過去和現(xiàn)在都有對滾動軸承施行碳氮共滲以提高接觸疲勞強度的報道。例如AISI52100（相當(dāng)于GCr15）鋼制的球和滾柱則由過去的淬火、回火改為碳氮共滲、淬火、回火、軸承的破壞壽命提高了2.42倍?？磥恚浞职l(fā)揮碳氮共滲工藝的潛力還有許多工作需要做。

二、真空熱處理。
    1）.真空熱處理的優(yōu)越性。真空熱處理是和可控氣氛并駕齊驅(qū)的應(yīng)用面很廣的無氧化熱處理技術(shù)，也是當(dāng)前熱處理生產(chǎn)技術(shù)先進程度的主要標志之一。真空熱處理不僅可實現(xiàn)鋼件的無氧化、無脫碳，而且還可以實現(xiàn)生產(chǎn)的無污染和工件的少畸變，因而它還屬于清潔和精密生產(chǎn)技術(shù)范疇。目前它已成為工模具生產(chǎn)中不可替代的先進技術(shù)。
    2）.真空熱處理工藝。工件畸變小是真空熱處理的一個非常重要的優(yōu)點。據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗，工件真空熱處理的畸變量僅為鹽浴加熱淬火的三分之一。研究各種材料、不同復(fù)雜程度零件的真空加熱方式和各種冷卻條件下的畸變規(guī)律，并用計算機加以模擬，對于推廣真空熱處理技術(shù)具有重要意義。真空加熱、常壓或高壓氣冷淬火時氣流均勻性對零件淬硬效果和質(zhì)量分散度有很大影響。采用計算機模擬手段研究爐中氣流循環(huán)規(guī)律，對于改進爐子結(jié)構(gòu)變具有重要意義。真空滲碳是實現(xiàn)高溫滲碳的最可能的方式。但在高溫下長時間加熱會使大多數(shù)鋼種的奧氏體晶粒度長得很大，對于具體鋼材高溫滲碳，重新加熱淬火對材料和工件性能的影響規(guī)律加以研究，對優(yōu)化真空滲碳、冷卻、加熱淬火工藝和設(shè)備是很有必要的。近幾年，國際上有研究開發(fā)使用氣體燃料的燃燒式真空爐的動向。在真空爐中采用氣體燃料加熱的困難太多，雖然有節(jié)約能源的說法，但不一定是一個重要的發(fā)展方向。
   3）.真空爐現(xiàn)代真空熱處理爐是指可施行元件的真空加熱，然后在油中淬火或在常壓和加壓氣體中淬火的冷壁式爐子。研究開發(fā)這種類型的設(shè)備是一項綜合性強、跨學(xué)科、牽涉到很多科技領(lǐng)域的工作。工模具材料的真空熱處理的應(yīng)用前景很大。大多數(shù)工模具鋼目前都采取在真空中加熱，然后在氣體中冷卻淬火的方式。為了使工件表面和內(nèi)部都獲得滿意的力學(xué)性能，必須采用真空高壓氣淬技術(shù)。目前國際上真空氣淬的氣壓已從0.2MPa、0.6MPa提高到1～2MPa甚至3MPa。所以高壓氣淬真空爐的冷卻氣體壓力的逐步提高是一個重要的發(fā)展趨勢。除高壓氣淬外，在先抽真空而后填充高壓惰性氣體后施行對流加熱可以比傳統(tǒng)真空輻射加熱速度提高一倍以上，從而明顯提高加熱效率也是真空加熱技術(shù)的重要方向之一。向多功能發(fā)展也是真空爐的趨勢之一。在前室中施行油淬，在后室施行常壓或高壓氣淬，在中間加熱室施行真空加熱或等離子滲碳的半連續(xù)式真空熱處理設(shè)備是其典型例子之一。當(dāng)前國內(nèi)市場已有這種爐型需求的反映。各種可滿足大批量生產(chǎn)的連續(xù)式真空滲碳、高壓、氣冷、淬火、回火生產(chǎn)線已相繼問世?？梢灶A(yù)料，在不久的將來會引起汽車零件熱處理的一場重大變革。針對真空加熱容易實現(xiàn)高溫滲碳的特點，開發(fā)真空高溫（1000℃～1050℃）滲碳、緩冷、重新加熱、油中淬火、清洗、回火生產(chǎn)線應(yīng)該盡快提到日程上來。