3-1 真空热处理原理与设备详解.ppt

* * 连续式真空电阻炉 * * 真空钎焊炉 * * （3）气淬风冷系统 （a）结构组成—风机（一般为离心式）、气流循环管道、热交换器（内交换或外交换） （b）风机结构—真空风机或液压马达 （c）风机参数 风量： （m3/s） F—风道截面积；v—风速，v=10m/s。 功率： H—风压；K—安全系数；η1—风机效率，η1=0.4-0.5；η2—机械效率，直联电机，η2=1。 * * 内循环风冷—真空风机 真空应用 NEU 真空应用 NEU 真空应用 NEU * * 真空应用Vacuum Application 主讲： 王晓冬 Dr. X D Wang xdwang@mail.neu.edu.cn * * 课程内容与学时安排 1真空应用概论(4学时)√ 2 真空冶金（12学时）√ 3 真空热处理（4学时） 4 真空技术与太阳能利用（2学时） 5 真空冷冻干燥（2学时） 6 真空绝热（2学时） 7 真空压力浸渍（2学时） 8 真空镀膜（2学时） 考试（2学时） * * 3 真空热处理 3.1真空热处理原理及设备 1）真空热处理的作用和特点 2）真空热处理的工艺流程及分类 3） 真空热处理炉 3.2 真空电阻炉的工作原理与结构 3.3 真空电阻炉的设计计算及真空系统 3.4 电阻炉内部流动与传热的数值模拟 * * 3.1 真空热处理原理及设备 改善材料的性能的主要两个途径 调整化学成分—合金化 进行热处理—结晶结构改变 热处理工艺 通过加热、保温、冷却的操作方法 使材料的组织结构发生变化 以获得所需性能 真空条件对热处理工艺的影响 在外界压力变化时，固体金属相变温度、金相组织将发生变化； 但相差一个大气压下的真空环境下，固体金属相变热力学、动力学等特性没有明显变化。 可参照常压下固态相变原理进行真空热处理工艺。 * * * * 1)真空热处理的作用和特点 真空热处理的作用 (1)保护作用 防氧化、防脱碳、防增碳、防吸气、防腐蚀 保持了金属表面原有化学成分和光泽，真空热处理称为光亮处理。 (2)表面净化作用 氧化物、氮化物、氢化物等杂质还原分解或挥发； 获得光洁金属表面 * * 真空热处理的作用2 (3)真空除气作用 物理吸附与脱附—对温度和压力都是可逆的； 化学吸附与脱附—对压力可逆，对温度不可逆。 (4)脱脂作用 机械加工过程中使用的冷却剂和润滑剂在真空和加热条件下挥发或分解，得到光洁表面。 * * 真空热处理的作用3 (5)蒸发作用 使零件之间、零件与料框之间发生粘接； 使金属工件表面粗糙； 金属中某些元素脱出（如铬），破坏工件表面特性； 电极绝缘性能下降，易发生短路事故。 为防止金属的蒸发，可充入保护气体，调节炉内压力。 * * 真空热处理的特点 (1)高质量 工件不氧化、不脱碳、不增碳的光亮处理； 工件变形量是普通热处理变形量的10%，显著减小。 (2)低成本 变形量小，减少下一道工序加工余量； 减少废品率和加工费。 (3)低能耗 保温好，热损失少，电耗少。 (4)无公害(环保) * * 真空热处理的特点2 真空热处理的缺点 易产生蒸发现象； 设备较复杂； 设备成本较高。 * * 2）真空热处理的工艺流程及分类 加热(升温)—保温(使温度均匀)—冷却 在上述处理过程中，材料组织结构发生变化，获得需要的性能。 真空热处理工艺流程 装料—抽空—加热—保温—冷却—出炉 不同热处理要求不同的工艺条件，而不同的工件要求的工艺条件又有所差别，要指定具体的工艺曲线。 * * 真空热处理压力、温度随时间变化 * * 热处理的分类 (1)普通热处理： 退火，正火—消除应力，降低工件硬度，改善切削加工性能； 淬火—提高硬度和耐磨性； 回火—获得较好的韧性和塑性。 (2)表面热处理 表面淬火—火燃加热，感应加热； 化学热处理—渗碳，渗氮，碳氮共渗。 * * 真空淬火 (1)淬火原理 将工件加热到奥氏体转化温度 并保温一定时间使工件受热充分均匀 再急速冷却，阻止奥氏体向珠光体的转变，转化为高硬度的马氏体 使表面和内部获得高硬度和耐磨性。 (2)淬火方法 气体淬火 油淬火 水淬火 冷却速度依次提高 * * 气淬 冷却方式：内循环、外循环 由充气循环装置、风机、换热器实现冷却。 冷却速度慢，适用于小工件处理。 冷却速度： 与冷却气体的种类、压力、炉子结构、流量装炉量有关。 随着气体压力的不断增加，处理能力大幅度提高。 冷却介质：不与工件反应的气氛 氢气、氦气、氮气、氩气等 冷却能力依次降低 * * 气淬气体 氢—冷却速度快，易爆炸，不能用于1058℃以上的热处理中； 氦—