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1、真空熱處理一、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(shì)中，首推可控氣氛和真空熱處理的發(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(jìn)熱處理技術(shù)的主要組成部分。2)制備氣氛的氣源。我國(guó)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(zhǎng)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(shí)，我國(guó)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

2、生產(chǎn)線自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)柔性大，適用性強(qiáng)，因而發(fā)展前途廣，市場(chǎng)需求也大。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(shì)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(shí)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(shí)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(shí)的滲速接近于930滲碳。鋼碳氮共滲時(shí)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

3、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(shí)表面含碳量在0.6，具有最好綜合力學(xué)性能的報(bào)道，為此眾說紛紜。看來有必要掌握這些規(guī)律，對(duì)生產(chǎn)工藝的優(yōu)選有所幫助。過去和現(xiàn)在都有對(duì)滾動(dòng)軸承施行碳氮共滲以提高接觸疲勞強(qiáng)度的報(bào)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?，要充分發(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(jìn)程度的主要

4、標(biāo)志之一。真空熱處理不僅可實(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。工件畸變小是真空熱處理的一個(gè)非常重要的優(yōu)點(diǎn)。據(jù)國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，工件真空熱處理的畸變量?jī)H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(duì)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(duì)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(duì)于改進(jìn)爐子結(jié)構(gòu)變具有重要意義。真空滲碳是實(shí)現(xiàn)高溫滲

5、碳的最可能的方式。但在高溫下長(zhǎng)時(shí)間加熱會(huì)使大多數(shù)鋼種的奧氏體晶粒度長(zhǎng)得很大，對(duì)于具體鋼材高溫滲碳，重新加熱淬火對(duì)材料和工件性能的影響規(guī)律加以研究，對(duì)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(guó)際上有研究開發(fā)使用氣體燃料的燃燒式真空爐的動(dòng)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(gè)重要的發(fā)展方向。3)真空熱處理爐?，F(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

6、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(guó)際上真空氣淬的氣壓已從0.2MPa、0.6MPa提高到12MPa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(shì)。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(duì)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(shì)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(guó)內(nèi)市場(chǎng)已有這種爐型需求的反映。各種可

7、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(huì)引起汽車零件熱處理的一場(chǎng)重大變革。針對(duì)真空加熱容易實(shí)現(xiàn)高溫滲碳的特點(diǎn)，開發(fā)真空高溫（10001050）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.金屬熱處理工藝一、金屬熱處理的歷史金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質(zhì)中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時(shí)間后，又以不同速度冷卻的一種工藝方法。金屬熱處理是機(jī)械制造中的重要工藝之一，與其它加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性

8、能。其特點(diǎn)是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的。為使金屬工件具有所需要的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用最廣的材料，鋼鐵顯微組織復(fù)雜，可以通過熱處理予以控制，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內(nèi)容。另外，鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過熱處理改變其力學(xué)、物理和化學(xué)性能，以獲得不同的使用性能。在從石器時(shí)代進(jìn)展到銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代的過程中，熱處理的作用逐漸為人們所認(rèn)識(shí)。早在公元前770前222年，中國(guó)人在生產(chǎn)實(shí)踐中就已發(fā)現(xiàn)，銅鐵的性能會(huì)因溫度和加壓變形的影響而變化。白口鑄鐵的柔化處理就是制造農(nóng)具的重要工藝

9、。公元前六世紀(jì)，鋼鐵兵器逐漸被采用，為了提高鋼的硬度，淬火工藝遂得到迅速發(fā)展。中國(guó)河北省易縣燕下都出土的兩把劍和一把戟，其顯微組織中都有馬氏體存在，說明是經(jīng)過淬火的。 隨著淬火技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)冷劑對(duì)淬火質(zhì)量的影響。三國(guó)蜀人蒲元曾在今陜西斜谷為諸葛亮打制3000把刀，相傳是派人到成都取水淬火的。這說明中國(guó)在古代就注意到不同水質(zhì)的冷卻能力了，同時(shí)也注意了油和尿的冷卻能力。中國(guó)出土的西漢(公元前206公元24)中山靖王墓中的寶劍,心部含碳量為0.150.4%，而表面含碳量卻達(dá)0.6%以上，說明已應(yīng)用了滲碳工藝。但當(dāng)時(shí)作為個(gè)人“手藝”的秘密，不肯外傳，因而發(fā)展很慢。1863年，英國(guó)金相學(xué)家和地

10、質(zhì)學(xué)家展示了鋼鐵在顯微鏡下的六種不同的金相組織，證明了鋼在加熱和冷卻時(shí)，內(nèi)部會(huì)發(fā)生組織改變，鋼中高溫時(shí)的相在急冷時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N較硬的相。法國(guó)人奧斯蒙德確立的鐵的同素異構(gòu)理論，以及英國(guó)人奧斯汀最早制定的鐵碳相圖，為現(xiàn)代熱處理工藝初步奠定了理論基礎(chǔ)。與此同時(shí)，人們還研究了在金屬熱處理的加熱過程中對(duì)金屬的保護(hù)方法，以避免加熱過程中金屬的氧化和脫碳等。 18501880年，對(duì)于應(yīng)用各種氣體(如氫氣、煤氣、一氧化碳等)進(jìn)行保護(hù)加熱曾有一系列專利。18891890年英國(guó)人萊克獲得多種金屬光亮熱處理的專利。 二十世紀(jì)以來，金屬物理的發(fā)展和其它新技術(shù)的移植應(yīng)用，使金屬熱處理工藝得到更大發(fā)展。一個(gè)顯著的進(jìn)展是19

11、011925年，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用轉(zhuǎn)筒爐進(jìn)行氣體滲碳 ；30年代出現(xiàn)露點(diǎn)電位差計(jì),使?fàn)t內(nèi)氣氛的碳勢(shì)達(dá)到可控，以后又研究出用二氧化碳紅外儀、氧探頭等進(jìn)一步控制爐內(nèi)氣氛碳勢(shì)的方法；60年代，熱處理技術(shù)運(yùn)用了等離子場(chǎng)的作用，發(fā)展了離子滲氮、滲碳工藝；激光、電子束技術(shù)的應(yīng)用，又使金屬獲得了新的表面熱處理和化學(xué)熱處理方法。 二、金屬熱處理的工藝 熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過程，有時(shí)只有加熱和冷卻兩個(gè)過程。這些過程互相銜接，不可間斷。 加熱是熱處理的重要步驟之一。金屬熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進(jìn)而應(yīng)用液體和氣體燃料。電的應(yīng)用使加熱易于控制，且無環(huán)境污染。利用這些熱源可以直

12、接加熱，也可以通過熔融的鹽或金屬，以至浮動(dòng)粒子進(jìn)行間接加熱。 金屬加熱時(shí)，工件暴露在空氣中，常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低)，這對(duì)于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應(yīng)在可控氣氛或保護(hù)氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進(jìn)行保護(hù)加熱。 加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一，選擇和控制加熱溫度 ，是保證熱處理質(zhì)量的主要問題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得需要的組織。另外轉(zhuǎn)變需要一定的時(shí)間，因此當(dāng)金屬工件表面達(dá)到要求的加熱溫度時(shí)，還須在此溫度保持一定時(shí)間，使內(nèi)外溫度一致，使顯微組織轉(zhuǎn)變完全，這段時(shí)

13、間稱為保溫時(shí)間。采用高能密度加熱和表面熱處理時(shí)，加熱速度極快，一般就沒有保溫時(shí)間或保溫時(shí)間很短，而化學(xué)熱處理的保溫時(shí)間往往較長(zhǎng)。 冷卻也是熱處理工藝過程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度更快。但還因鋼種不同而有不同的要求，例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進(jìn)行淬硬。 金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理、局部熱處理和化學(xué)熱處理等。根據(jù)加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區(qū)分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝，可獲得不同的組織，從而具有不同的性能。鋼鐵是工業(yè)上應(yīng)用最

14、廣的金屬，而且鋼鐵顯微組織也最為復(fù)雜，因此鋼鐵熱處理工藝種類繁多。 整體熱處理是對(duì)工件整體加熱，然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s，以改變其整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。 退火是將工件加熱到適當(dāng)溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時(shí)間，然后進(jìn)行緩慢冷卻，目的是使金屬內(nèi)部組織達(dá)到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備。正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細(xì)，常用于改善材料的切削性能，也有時(shí)用于對(duì)一些要求不高的零件作為最終熱處理。 淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其它無機(jī)鹽

15、、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時(shí)變脆。為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于710的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保溫，再進(jìn)行冷卻，這種工藝稱為回火。退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”，其中的淬火與回火關(guān)系密切，常常配合使用，缺一不可?！八陌鸦稹彪S著加熱溫度和冷卻方式的不同，又演變出不同的熱處理工藝 。為了獲得一定的強(qiáng)度和韌性，把淬火和高溫回火結(jié)合起來的工藝，稱為調(diào)質(zhì)。某些合金淬火形成過飽和固溶體后，將其置于室溫或稍高的適當(dāng)溫度下保持較長(zhǎng)時(shí)間，以提高合金的硬度、強(qiáng)度或電性磁性等。這樣的熱處理工藝稱為時(shí)效處理。把壓力加工形變與熱處理有效而緊密地結(jié)合起來

16、進(jìn)行，使工件獲得很好的強(qiáng)度、韌性配合的方法稱為形變熱處理；在負(fù)壓氣氛或真空中進(jìn)行的熱處理稱為真空熱處理，它不僅能使工件不氧化，不脫碳，保持處理后工件表面光潔，提高工件的性能，還可以通入滲劑進(jìn)行化學(xué)熱處理。表面熱處理是只加熱工件表層，以改變其表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過多的熱量傳入工件內(nèi)部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，使工件表層或局部能短時(shí)或瞬時(shí)達(dá)到高溫。表面熱處理的主要方法，有激光熱處理、火焰淬火和感應(yīng)加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應(yīng)電流、激光和電子束等。化學(xué)熱處理是通過改變工件表層化學(xué)成分、組織和性能的金屬熱處理工藝?；瘜W(xué)熱處理與表面熱處理不同之處是后者改變了工件表層的化學(xué)成分。化學(xué)熱處理是將工件放在含碳、氮或其它合金元素的介質(zhì)(氣體、液體、固體)中加熱，保溫較長(zhǎng)時(shí)間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲

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