1、熱處理原理、工藝及設(shè)備Principles, Technology and Equipments for Heat Treatment,第三部分 熱處理設(shè)備（6） Equipments for Heat Treatment,17 真空熱處理爐與粒子滲氮爐,真空熱處理是一種先進(jìn)的熱處理技術(shù)，可使被處理工件具有表面無氧化、無脫碳，表面保持光澤，變形微小，提高耐磨性和服役期限，同時具有脫氣效果好、不污染環(huán)境和便于實現(xiàn)自動化操作的優(yōu)點。 真空熱處理技術(shù)遍及各行各業(yè)，代表了尖端熱處理技術(shù)的方向。,一、真空熱處理爐的基本類型 按真空度： 低真空爐（133310-11333Pa） 高真空爐（ 133310-

2、41333Pa10-2 ） 超高真空爐（小于133310-4 ） 按工作溫度 低溫爐（700） 中溫爐（7001000） 高溫爐（1000攝氏度）,17.1 真空熱處理爐的基本類型及結(jié)構(gòu)形式,按作業(yè)性質(zhì) 間歇作業(yè)爐、半連續(xù)作業(yè)爐、連續(xù)作業(yè)爐 按熱源 電阻加熱、感應(yīng)加熱、電子束加熱、等離子加熱 按爐子結(jié)構(gòu)和加熱方式 外熱式真空熱處理爐（熱壁爐） 內(nèi)熱式真空熱處理爐（冷壁爐）,17.1 真空熱處理爐的基本類型及結(jié)構(gòu)形式,1、外熱式真空熱處理爐 特點：制造成本低，結(jié)構(gòu)與普通電阻爐相似。有一個可抽成真空的密封罐，處理的工件裝入罐內(nèi)，而加熱元件、耐火材料、保溫材料、爐體都在罐外，從外面加熱，也稱熱壁爐。

3、,17.1 真空熱處理爐的基本類型及結(jié)構(gòu)形式,17.1 真空熱處理爐的基本類型及結(jié)構(gòu)形式,優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，操作維護(hù)簡便 真空罐容積小，里面只有被處理工件，抽氣量少，容易達(dá)到要求的真空度 電熱元件在罐外加熱，不存在真空放電和其他電氣問題，安全可靠 工件密封在罐內(nèi)，不會與電熱元件、爐襯發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 爐子機(jī)械動作簡單，故障率低,17.1 真空熱處理爐的基本類型及結(jié)構(gòu)形式,缺點 熱源在爐罐外，間接加熱，熱惰性大，熱效率低，加熱速度慢 在高溫、高壓下爐罐壓強(qiáng)受到限制，爐罐尺寸小，工作溫度一般不超過1100，真空度不超過10100Pa 爐罐部分暴露在大氣中，熱損失大 用途 僅適合于合金的真空退

4、火、回火、時效、除氣、滲金屬、釬焊和燒結(jié),17.1 真空熱處理爐的基本類型及結(jié)構(gòu)形式,2、內(nèi)熱式真空熱處理爐 將整個加熱裝置（加熱元件、耐火保溫材料）、爐床、風(fēng)扇、送料機(jī)構(gòu)、淬火機(jī)構(gòu)安裝在爐內(nèi)，爐殼采用雙層鋼板水冷式設(shè)計，整個爐殼就是一個真空容器，也稱冷壁爐。,17.1 真空熱處理爐的基本類型及結(jié)構(gòu)形式,優(yōu)點 無需采用耐熱爐罐，爐子容量大，加熱溫度范圍廣，普通爐子最高溫度為1300，而用于真空高溫?zé)Y(jié)、紅寶石制作、晶體生長等的真空爐最高爐溫可達(dá)2200。 熱慣性小，加熱或冷卻速度快，生產(chǎn)效率高 爐溫均勻性好，工件加熱均勻，變形微小，產(chǎn)品質(zhì)量好 設(shè)備可實現(xiàn)大型化，操作自動化程度高，工作時無污染，

5、環(huán)境好,17.1 真空熱處理爐的基本類型及結(jié)構(gòu)形式,缺點 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備造價高 爐內(nèi)容積大，各種構(gòu)件表面均吸附大量氣體，需配置大功率抽氣系統(tǒng) 考慮到真空放電和電氣的絕緣性，采用低電壓大電流供電，需配置相應(yīng)的復(fù)雜控制系統(tǒng) 用途 用于真空淬火、回火、退火、滲碳、釬焊和燒結(jié)等,17.1 真空熱處理爐的基本類型及結(jié)構(gòu)形式,1、自冷式真空熱處理爐 沒有專門的冷卻裝置，工件隨爐升溫和降溫，冷卻速度緩慢，屬于周期性工作，生產(chǎn)率低。 用途：難熔金屬、活潑金屬、磁性合金的退火，金屬或合金的釬焊，真空除氣和真空燒結(jié)。,17.1 真空熱處理爐的基本類型及結(jié)構(gòu)形式,2、氣冷式真空熱處理爐 利用惰性氣體或中性氣體作為冷

6、卻介質(zhì)，對工件進(jìn)行氣冷淬火的真空爐。 使用氣體：氫氣、氦氣、氮氣、氬氣 氫氣有爆炸危險，氬氣、氦氣太貴，氮氣最經(jīng)濟(jì)使用 用途：高速鋼工件和尺寸相對較小的合金鋼工件，且變形很小。,17.1 真空熱處理爐的基本類型及結(jié)構(gòu)形式,17.1 真空熱處理爐的基本類型及結(jié)構(gòu)形式,其中： a、b為單室氣冷真空爐：價格便宜，占地面積小，易于操作維護(hù)，但冷速慢，每爐次處理均要破壞真空，生產(chǎn)率低。 c、d為雙室氣冷真空爐：加熱室和真空室中間有一道真空隔熱門，工件在加熱室加熱保溫，在冷卻室冷卻，生產(chǎn)時不破壞加熱室的真空，生產(chǎn)效率高。 e為三室半連續(xù)氣體真空爐：由進(jìn)料室、加熱室和冷卻室組成，其間都有真空隔熱門。結(jié)構(gòu)復(fù)雜

7、，但生產(chǎn)率高，節(jié)約能源，是今后的發(fā)展方向。,17.1 真空熱處理爐的基本類型及結(jié)構(gòu)形式,冷卻氣體的壓力： 負(fù)壓氣冷（1105Pa） 加壓氣冷（11054105Pa） 高壓氣冷（510510105Pa） 超高壓氣冷（1010520105Pa） 氣體的壓力越高，冷卻越快，提高了冷卻速度，可擴(kuò)大鋼種的應(yīng)用范圍。,17.1 真空熱處理爐的基本類型及結(jié)構(gòu)形式,3、油冷式真空熱處理爐 滿足多鋼種和大尺寸工件的淬透性要求 淬火冷卻介質(zhì)：真空淬火油 真空淬火油的特性： （1）低的飽和蒸汽壓。淬火時蒸發(fā)量小，不致造成爐膛的污染而影響真空效果 （2）在真空條件下具有穩(wěn)定的冷卻能力，保證工件的淬透性和淬硬性。 （3

8、）具有光亮性，使工件淬火后獲得光亮表面。 （4）具有高的熱安定性，避免工件與淬火油中殘?zhí)?、殘硫、氧氣、水分、酸等反?yīng)。,17.1 真空熱處理爐的基本類型及結(jié)構(gòu)形式,17.1 真空熱處理爐的基本類型及結(jié)構(gòu)形式,其中： a為單室臥式油淬真空爐：中間沒有真空閘門，淬火時產(chǎn)生的油蒸汽進(jìn)入并污染加熱室，影響熱元件的使用壽命和電氣元件的絕緣性，生產(chǎn)率低，能源利用率低 b、c為雙室油淬真空爐：有真空隔離門，生產(chǎn)率高、節(jié)能，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高 d、e為三室半連續(xù)和三室連續(xù)真空爐：有兩個真空隔熱閘，將爐體分為預(yù)備室、加熱室和冷卻室，加熱室可始終保持加熱或保溫狀態(tài)，熱損失小、效率高，適合連續(xù)批量生產(chǎn),17.1 真

9、空熱處理爐的基本類型及結(jié)構(gòu)形式,4、氣冷油淬式真空熱處理爐 同時兼有油冷和加壓氣冷功能。配備了性能較好的風(fēng)冷系統(tǒng)，氣淬效果良好， 并裝有油加熱器及強(qiáng)力攪拌裝置，可實現(xiàn)熱油淬火。 可非常方便的設(shè)定冷卻方式和冷卻時間，實現(xiàn)加壓氣冷，充氣（或不充氣）油冷、攪拌或靜止油冷，適應(yīng)性更強(qiáng)。,17.1 真空熱處理爐的基本類型及結(jié)構(gòu)形式,17.1 真空熱處理爐的基本類型及結(jié)構(gòu)形式,17.2 真空系統(tǒng),真空熱處理爐真空系統(tǒng)的三個基本要求： 能迅速將真空熱處理爐的真空度抽到規(guī)定要求 能及時排出被處理工件和爐內(nèi)構(gòu)件所釋放出的各種氣體，以及因真空泄漏而滲入爐內(nèi)的氣體 真空機(jī)組占地面積小，運(yùn)行安全可靠，操作簡便,17.2 真空系統(tǒng),一、真空系統(tǒng)的組成 1、真空泵機(jī)組：低真空泵、中真空泵、高真空泵、超高真空泵 2、真空組件或元件：在真空爐體和真空泵機(jī)組間配備的各種真空組件或元件，如管路、密封圈、法蘭、波紋管、冷阱、過濾器、閥門 3、真空測量系統(tǒng) 4、真空撿漏儀器、真空控制儀器、充氣裝置等,17.2 真空系統(tǒng),二、真空爐中常用的幾種真空系統(tǒng) 1、低真空系統(tǒng) 真空度：21333Pa 大多以油封式旋轉(zhuǎn)機(jī)械泵為主泵。 2、中真空系統(tǒng)（應(yīng)用最廣泛） 真空度：310-11.333Pa 通常由兩級真