原文標(biāo)題：「真空熱處理」真空熱處理知識問答

1、真空熱處理變形小嗎？為什么？


答：在熱處理變形中有兩個定義：組織變形和樣子構(gòu)造歪曲變形。研究室得的結(jié)果是：真空熱處理比別的爐型熱處理得到一樣機(jī)構(gòu)和強(qiáng)度時，變形最少。即：組織變形最少。針對樣子構(gòu)造變形，真空熱處理通常比不上別的爐型的熱處理變形小，別的爐型的熱處理，比如淬火，非常容易選用等級分類、等溫過程、爐外校直等方式來操縱變形量，真空泵淬火因為這種作用的不健全，有時候反倒會擴(kuò)大。這兩個定義的搞混，給大家的印像是：真空熱處理變形小，它是不正確或不全方位的了解！



2、高壓氣淬的工件變形一定少嗎？為什么？


答：中國現(xiàn)階段髙壓氣淬的工件形變一般都較為大，其緣故是：中國典型性真空泵髙壓氣淬爐爐膛樣子是環(huán)形爐膛，爐膛四周勻稱布局熱處理冷卻噴嘴期待得到勻稱的氣流場。事實(shí)上，這一構(gòu)造的爐內(nèi)冷卻的氣流勻稱性很差，前后左右爐膛的內(nèi)孔周邊氣流速率很低，冷卻能力差，挨近爐口處的一端比另一端的冷卻速度更快些。在放料的合理規(guī)格區(qū)段內(nèi)，冷卻氣流速率也較低，在圓面上正對著噴嘴處的汽體水流量較高，而2個鄰近噴嘴中間的冷卻能力很低，工件正對著噴嘴的噴涌冷卻印痕顯著。同爐中的工件在不一樣的位置上的冷卻差別十分大。這類狀況造成 工件的熱處理形變非常大，工件的抗淬火能力不一致。

3、預(yù)抽真空回火爐的換氣次數(shù)如何計算？


答：預(yù)抽真空回火爐是一種保護(hù)氣氛熱處理爐。對爐內(nèi)的氧化氣氛排除的方法有充氣法和換氣法。充氣法是對爐膛連續(xù)充、放氣，趕出爐內(nèi)的氧化雜質(zhì)氣體，使?fàn)t內(nèi)的氣氛純度達(dá)到要求。換氣法是利用機(jī)械泵對爐內(nèi)的氧化氣體抽出，再充入保護(hù)氣體，然后再抽出不純氣體，充入保護(hù)氣，這樣反復(fù)進(jìn)行幾次直到爐內(nèi)氣體純度合格。高合金鋼真空回火的真空度選用133MPa對應(yīng)爐內(nèi)的殘氧量為0.132%。


換氣次數(shù)計算公式：e-Qt/Vo=(Kt-Kc)/(Ko-Kc) （2—10）式中：Vo－爐膛體積；Q－雜質(zhì)含量為Kc的充氣氣量；Kt－充氣后t時刻，爐內(nèi)氣氛雜質(zhì)含量；Ko－充氣前爐內(nèi)原有雜質(zhì)氣體含量；Kc－沖洗氣體的雜質(zhì)百分含量。


（1）爐膛原有氣體為空氣時，Ko=21%，最終要求達(dá)到Kt=1%含氧量時，用99.995%高純氮?dú)鈸Q氣，Kc=1-0.99995=0.005%，至少換氣3次。


（2）要求爐內(nèi)最終要求達(dá)到Kt =10ppm含氧量時，用Kc =1ppm含氧量的放熱氣體的保護(hù)氣換氣，至少換氣10次。


4、真空爐床上為什么要采用Al2O3擱條？


答：真空爐床應(yīng)用的石墨原材料，金屬產(chǎn)品工件或料筐立即置放在這里上，在加熱全過程中，會產(chǎn)生石墨在金屬中的蔓延，金屬和石墨產(chǎn)生粘結(jié)，當(dāng)加熱溫度高過1148℃周邊時，會發(fā)生金屬的燒融狀況，為了更好地避免 這種狀況的發(fā)生，真空爐床邊通常得用Al2O3擱條來分隔石墨和金屬的直接接觸。

5、真空雙室加熱油淬火爐淬火增碳的原因是什么？


答：在分析真空熱處理工件增碳現(xiàn)象時，有兩種誤解：第一，認(rèn)為是工件在淬火油中增碳；第二，認(rèn)為是加熱熱室的石墨件造成增碳。由于實(shí)際工藝情況和材料的區(qū)別，很多情況下的“增碳”不是指這兩個原因，而是加熱熱室的清潔度不高，有大量淬火油在工件進(jìn)出爐、料筐污染、送料小車進(jìn)出帶入熱室，殘留在熱室冷壁上，加熱時形成揮發(fā)性還原氣氛，對工件增碳。

除了在1050℃高溫以上的溫度直接入油外。1050℃以下的加熱工件油淬火時，稍做預(yù)冷入油不會形成“明顯”的增碳現(xiàn)象。

對加熱室的石墨件等對工件的增碳情況，也不能排除，但是完全沒有殘留淬火的氣氛嚴(yán)重。

真空加熱淬火的增碳現(xiàn)象更為嚴(yán)重的是來自淬火油污染爐膛的原因，不是人們所說的油中淬火或石墨件的原因！

在進(jìn)行過油淬火處理之后，應(yīng)將全部浸過油的料筐、運(yùn)載部件（進(jìn)出料小車）上的油全部清洗干凈（有三氯乙烯、丙酮或其他清洗方式處理）。


6、真空度和碳勢有怎樣的對應(yīng)關(guān)系？


答：真空分為低真空、中真空、高真空。低真空容器內(nèi)的殘余氣體類似于空氣的氣體組分，中真空狀態(tài)時，原始空氣比例減少，而以各種材料防除的氣體為主。中、高真空加熱的實(shí)質(zhì)是一種可控氣氛保護(hù)加熱。真空爐殘余氣體在加熱過程中有很大的變化。如果把真空度與相對雜質(zhì)量看作等價，并把相對雜質(zhì)量全部認(rèn)為是水蒸汽，則得出真空度與露點(diǎn)之間的關(guān)系，那么可以推導(dǎo)出兩者之間的數(shù)量關(guān)系。在一定體積內(nèi)，壓力與分子數(shù)目成正比。一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下：1.033×105Pa:n=Y:X，其中n為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的分子數(shù)目。X為Y壓力下的分子數(shù)，把這些氣體都作為雜質(zhì)對待。假設(shè)Y壓力下的相對雜質(zhì)為Z，則





通常保護(hù)氣氛爐中，露點(diǎn)在-30～-60℃之間，這相當(dāng)于真空度60～1 Pa。保護(hù)氣氛爐達(dá)到這個露點(diǎn)已經(jīng)是比較高的要求了，而對真空爐則是比較容易的事情。利用這個關(guān)系可以確定加熱的真空度。


7、如何診斷真空爐的泄露點(diǎn)？


答：爐子的安裝質(zhì)量不好將會使壓升率達(dá)不到技術(shù)要求，長期使用之后，真空爐的壓升率也會增大。當(dāng)真空度壓升率惡化到一定程度后，處理零件的表面質(zhì)量下降，加熱元件的使用壽命會明顯降低，這是需要對爐子檢漏，并排除漏氣原因。檢漏及排除漏氣因素的目的就是使漏氣率達(dá)到技術(shù)條件要求。1） 由于存在漏孔產(chǎn)生的漏氣； 2） 由滲透產(chǎn)生的漏氣；滲透式指氣體不是通過固體中的漏孔方式漏氣的現(xiàn)象，而是氣體吸附在固體的高壓一側(cè)表面上，然后沿濃度梯度向固體低壓的一側(cè)擴(kuò)散。在真空爐中的金屬、玻璃、橡皮、陶瓷等材料，都是可以滲透氣體的。


8、真空爐中熱電偶瓷管是否會導(dǎo)電？


答：真空雙室油淬爐中使用的熱電偶由于長期正負(fù)壓的交替作用，其外殼金屬管會釋放氧化粉塵，被熱電偶內(nèi)的磁管微孔吸收，白色的磁管變成黃色或黑色，造成真空爐中熱電偶瓷管會產(chǎn)生導(dǎo)電現(xiàn)象，在做熱電偶的維修時，應(yīng)該經(jīng)常檢查磁管的色澤和使用萬用表檢測磁管導(dǎo)電性，發(fā)生這種現(xiàn)象應(yīng)該更換熱處理磁管。


9、1Cr13、2Cr13、3Cr13工件在真空熱處理爐中加熱淬火后發(fā)現(xiàn)表面抗蝕性能顯著下降，有哪些可能的原因？


可能的原因：①熱處理加熱時真空度太高造成合金元素Cr的嚴(yán)重?fù)]發(fā)；②在加熱過程中表面形成增碳現(xiàn)象；③選用油冷淬火，預(yù)冷時間不夠，淬火時形成表面增碳；④加熱不充分。


10、真空泄露放電會引起故障嗎？


答：輝光放電過程是在低于正常壓強(qiáng)下的氣體內(nèi)進(jìn)行。在真空爐中，當(dāng)發(fā)生泄漏時，空氣就以爐殼作為陽極，爐內(nèi)的加熱電極作為陰極，如果氣壓達(dá)到某個數(shù)值時，氣體產(chǎn)生電離，發(fā)生弧光放電現(xiàn)象。放電的結(jié)果會引起熱電偶測溫信號波動，測溫不準(zhǔn)。燒壞工件。泄漏點(diǎn)燒壞等。


11、真空淬火油池的油是怎么流動的？


真空淬火油池的油是通過攪拌在油池中部劇烈的向下流動，并與油池中周圍的熱油向上流動形成上下循環(huán)。


12、如何保證真空熱處理工件出爐時的顏色？


答：回火之后鋼的表面呈現(xiàn)一種氧化膜的顏色，稱為回火色。很多情況下，需要根據(jù)回火色判定回火溫度。回火色隨溫度變化，因此可以根據(jù)回火色大體判定回火溫度。但是回火色還與回火時間有關(guān)，通常都以5min時間為準(zhǔn)。碳鋼不同溫度時的回火色，以5min為準(zhǔn)

要保證真空回火之后的工件由于其表面潔凈，沒有氧化保護(hù)膜，出爐之后如果工件溫度高的話，表面就會和空氣中的氧結(jié)合立即氧化，出現(xiàn)氧化色澤，生成氧化膜，從以上的鋼種、溫度與色澤之間的關(guān)系，我們可以看到真空出爐時工件的溫度。出爐溫度時，也會氧化，但是由于溫度低，工件表面得氧化速度變慢，所以可以在出爐的工件表面涂布防銹油，來保持工件的表面色澤。不銹鋼可以采用鈍化處理，提高其防銹能力。


13、氣淬的氣體壓力如何確定？怎么維持？


答：真空氣淬時，充氣結(jié)束時的氣體正壓力表指達(dá)到了需要淬火壓力，但是此時的氣體是受熱狀態(tài)，在隨后開動冷卻循環(huán)風(fēng)機(jī)用此氣體去淬火工件時，氣體受熱交換器的冷卻把爐內(nèi)以及工件的熱量帶走，氣體體積就會縮小，形成真空氣壓降低。


壓力（P）、體積(V)、溫度(T)三者的關(guān)系符合公式：PV=nRT，例如：起始?xì)怏w壓力設(shè)定為P1、溫度T1=1000℃+273=1273K、氣體提體積就是爐膛的體積，仍然為V；，淬火冷卻到300℃時的壓力為P2，那么此時的壓力P2=P1×T2/T1= P1×(300+273)/1273=0.450P1,可以見到壓力降低很多，為了維持氣體的冷卻能力，應(yīng)該開動充氣閥補(bǔ)充淬火氣體，來維持P1的壓力。


14、電極引出處沉積殘油的壞處是什么？


答：真空雙室油淬爐圓形爐膛的引出電極分布中，其中至少有一個引出端的爐膛一側(cè)容易沉積殘油，這里的沉積殘油在熱處理加熱過程中，容易受熱揮發(fā)形成氣體。在比較高的真空度和潔凈的工件表面條件下，會對工件表面增碳，損害工件表面狀態(tài)和改變組織，形成淺層高硬度。

所以應(yīng)該保持電極引出處的干凈，經(jīng)常擦去這部分沉積殘油。