什么是真空熱處理加工技術(shù)？

主要指的是真空技術(shù)與熱處理技術(shù)相結(jié)合的新型熱處理技術(shù)，其中，真空熱處理所處的真空環(huán)境指的是低于一個(gè)大氣壓的氣氛環(huán)境，包括低真空、中等真空、高真空和超高真空等，所以，真空熱處理實(shí)際也屬于氣氛控制熱處理。

真空熱處理是指熱處理工藝的全部和部分在真空狀態(tài)下進(jìn)行的，真空熱處理可以實(shí)現(xiàn)幾乎所有的常規(guī)熱處理所能涉及的熱處理工藝，但熱處理質(zhì)量大大提高。

與常規(guī)熱處理相比，真空熱處理加工技術(shù)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)無氧化、無脫碳、無滲碳，可去掉工件表面的磷屑，并有脫脂除氣等作用，從而達(dá)到表面光亮凈化的效果。

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1. 真空熱處理加工技術(shù)的應(yīng)用

其實(shí)，真空熱處理加工技術(shù)在國外應(yīng)用的較早，美國的海斯公司和日本真空研究所在1968年，先后研制出真空淬火油和水劑淬火介質(zhì)，從而，真空淬火技術(shù)在熱處理行業(yè)得到迅速發(fā)展，從單室爐發(fā)展到了多組合機(jī)群，從一般的真空淬火發(fā)展到高壓氣淬、真空水劑淬火、真空滲碳、真空碳氮共滲及多元共滲等。

而我國在經(jīng)過幾十年的努力，真空爐制造廠商在設(shè)計(jì)、制造水平和質(zhì)量上得到了很大的提高，用國產(chǎn)真空設(shè)備替代從國外進(jìn)口的真空設(shè)備逐漸增多，從而降低了使用單位的生產(chǎn)成本，使真空熱處理的應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大。

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2. 真空熱處理加工技術(shù)的工藝原理

利用金屬在真空狀態(tài)下的變相特點(diǎn)，在與大氣壓只差0.1MPa范圍內(nèi)的真空下，固態(tài)相變熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)不產(chǎn)生什么變化。在制訂真空熱處理工藝規(guī)程時(shí)，完全可以依據(jù)在常壓下固態(tài)相變的原理，完全可以參考常壓下各種類型組織轉(zhuǎn)變的數(shù)據(jù)。同時(shí)，在真空脫氣作用下，可以提高金屬材料的物理性能和力學(xué)性能，在真空狀態(tài)下加熱，金屬工件表面元素會(huì)發(fā)生蒸發(fā)現(xiàn)象。金屬實(shí)現(xiàn)無氧化加熱所需的真空度，表面凈化作用，實(shí)現(xiàn)少無氧化和少無脫。

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3. 真空熱處理加工技術(shù)的特點(diǎn)

（1）真空熱處理加工的優(yōu)越性

真空熱處理加工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(jìn)程度的主要標(biāo)志之一。真空熱處理不僅可以實(shí)現(xiàn)鋼件的無氧化、無脫碳，而且還可以實(shí)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(jìn)技術(shù)。

（2）真空熱處理工藝工件畸變小

據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，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(jì)算機(jī)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(shí)，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(jì)算機(jī)模擬手段研究爐中氣流循環(huán)規(guī)律，對于改進(jìn)爐子結(jié)構(gòu)具有重要意義。

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（3）采用真空熱處理爐

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(xiàng)綜合性強(qiáng)、跨學(xué)科、牽涉到很多科技領(lǐng)域的工作。

工模具材料真空熱處理的應(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(gè)重要的發(fā)展趨勢。

真空熱處理是獨(dú)特的整體改性技術(shù)。經(jīng)過真空熱處理的特殊構(gòu)件，不但可以保證其所要求的組織、力學(xué)性能與工藝性能，還可以深入挖掘出構(gòu)件的潛能，保證和提高構(gòu)件的質(zhì)量和壽命，最大限度地發(fā)揮材料的潛力，從而滿足構(gòu)件長壽命、高性能、結(jié)構(gòu)減重的技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)全壽期成本的經(jīng)濟(jì)可承受性，獲得自主創(chuàng)新的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，達(dá)到國際先進(jìn)水平，真空熱處理技術(shù)屬于國家核心競爭力。

真空熱處理由于具有無氧化、無脫碳、可保持表面光亮的熱處理效果，同時(shí)可使零件脫脂、脫氣、變形小和便于自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)了精密熱處理的發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)了精密形狀和尺寸控制及精密組織性能控制。因此，真空熱處理技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金的退火、固溶、時(shí)效和去應(yīng)力。

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為解決航空附件的高強(qiáng)鋼、不銹鋼、彈性合金等零件的熱處理氧化、變形問題，最好的辦法就是采用真空熱處理。

真空熱處理的現(xiàn)狀

真空熱處理技術(shù)作為國防工業(yè)系統(tǒng)重要制造技術(shù)之一，受到世界各國的高度重視。例如M國熱處理設(shè)備約有50%以上為真空熱處理爐，且規(guī)格齊全、配套完整。M國為了加速其航天飛機(jī)的發(fā)展，由5家公司組成聯(lián)合體共同開發(fā)針對5種新材料的成形及真空熱處理工藝，即高溫Ti-Al化合物、C/C復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、高蠕變強(qiáng)度材料、高導(dǎo)熱材料。經(jīng)韌化處理后的金屬間化合物可顯著提高韌性，而且，經(jīng)真空工藝處理的金屬間化合物，更適于高溫下使用。

發(fā)展重要構(gòu)件的真空熱處理技術(shù)研究，復(fù)合我國國防科技發(fā)展對國防工業(yè)系統(tǒng)制造技術(shù)研究所提出的要求。我國真空熱處理以每年30%左右的速度遞增，熱處理加工量占1/3以上。航空工業(yè)還制定了真空熱處理的新工藝標(biāo)準(zhǔn)。

真空退火、真空油淬、真空氣淬、真空回火、真空除氣、真空除油、真空加壓氣淬等真空熱處理技術(shù)都已經(jīng)很成熟，廣泛用于生產(chǎn)當(dāng)中。在真空油淬增碳現(xiàn)象及其防止、真空加熱元素貧化規(guī)律、真空度與光亮度的關(guān)系、真空加壓氣淬冷速測定、真空熱處理工藝及工藝參數(shù)優(yōu)化等方面的研究已經(jīng)完成。真空熱處理已用于飛機(jī)起落架、梁、接頭及發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等重要受力件。

國內(nèi)在真空熱處理領(lǐng)域也開展了相應(yīng)的研究工作，并取得了顯著成果：

①解決了真空熱處理技術(shù)硬件的“有無”問題；

②打破了西方發(fā)達(dá)國家對真空熱處理技術(shù)硬件的壟斷；

③打破了西方發(fā)達(dá)國家對真空熱處理技術(shù)尖端硬件的禁運(yùn)；

④促成了西方發(fā)達(dá)國家對真空熱處理技術(shù)尖端硬件的合理定價(jià)；

⑤促成了西方發(fā)達(dá)國家對真空熱處理技術(shù)尖端硬件在國內(nèi)生產(chǎn)的局面；

⑥促進(jìn)了國內(nèi)真空熱處理技術(shù)硬件的長足進(jìn)步。

真空熱處理未來的發(fā)展趨勢：

1、提高冷卻性能、控制加熱和冷卻、發(fā)展更好淬透性的材料、氣體回收技術(shù)；

2、提高真空滲碳技術(shù)，發(fā)展其他真空化學(xué)熱處理技術(shù)、真空化學(xué)熱處理傳感器；

3、真空磁場熱處理、真空氫氣熱處理、真空焊接與熱處理結(jié)合；

4、針對高溫真空熱處理元素貧化和雙性能零件的真空熱處理問題，開展真空/氣氛熱處理的控制冷卻技術(shù)研究；

5、真空熱處理生產(chǎn)線和柔性化技術(shù)，提高自動(dòng)化和智能化水平，與各種冷熱加工生產(chǎn)線配合，適應(yīng)先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展要求。

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