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真空热处理技术的发展 北京航空材料研究院 王广生 1 前言 真空热处理具有无氧化、无脱碳、无元素贫化的特点，可以实现光亮热处理，可以使零件脱脂、脱气，避免表面污染和氢脆；同时可以实现控制加热和冷却，减少热处理变形，提高材料性能；还具有便于自动化、柔性化和清洁热处理等优点，近年已被广泛采用，并获得迅速发展。 真空热处理由早期的真空退火、真空除气向真空淬火、真空回火、真空化学热处理和特种真空热处理方向发展；真空热处理炉设计制造、元器件水平和性能不断提高，并发展了真空热处理生产线。本文结合近年的真空热处理技术研究和实践，综述了真空热处理技术发展现状和展望。  2 真空油淬 2.1 增碳问题 钢在真空高温加热时使其表面活化，真空淬火时淬火油受热分解形成的活化碳原子在油淬过程中渗入，使工件表面形成增碳层。这种渗碳现象随淬火温度上升而更加严重，且与淬火加热保温时间无关。为防止该现象的产生，应选择质量好的真空淬火油和改进热处理工艺。 2.2 油面压强的选择 3 真空加压气淬 （1）真空加压气淬的冷速测定 我们用KHR-01便携式冷却介质性能测定仪，采用内装热电偶的镍基合金探头试验法，测试了美国Abar-Ipsen公司H3636的各种压力气冷的冷却速度，并与气冷、吹风冷却、油淬进行对比，其结果如图2所示。实现了真空加压气冷的冷速与通常的冷却介质冷却的对比衔接。 6 钛合金氢处理 钛合金加氢会使钛合金产生一些变化：①压力加工时钛合金的流动应力显著降低，抗变形极限明显提高；②片状粗晶组织容易转变成球形细晶组织；③机加工条件得到改善；④细化钛合金铸件、锻件晶粒组织，提高其力学性能。根据这些变化，采用的钛合金氢处理工艺主要包括：①氢增塑；②氢加工；③氢致密；④铸件氢工艺。实际生产上，通常是将这些工艺结合在一起使用。 7 真空炉设计和制造 (1) 组件积木式设计,产品规格标准化、系列化 （2）具有对流加热功能，提高加热速率和均匀性 （3）采用石墨构件，提高使用温度，降低成本 8 真空热处理标准 JB/T 9210-1999 真空热处理 HB/Z 191-91 航空结构钢不锈钢真空热处理说明书 JB/T 8195.3-1999 间接电阻炉，ZR系列真空热处理和钎焊炉 JB/T 8195.4-1999 间接电阻炉，ZC系列真空淬火炉。 9 真空热处理生产线 近年，随着真空热处理发展和应用的扩大，真空热处理规模和水平的迅速发展，已不满足于单台或几台炉子的非连续生产，向真空热处理生产线方向发展。国外已有很多真空淬火回火生产线，真空渗碳高气淬生产线，航空工业已建成一条真空淬火回火生产线，由两台真空淬火炉，一台清洗机和两台回火炉组成，运行情况良好，提高了真空热处理生产水平和质量，减轻了工人劳动强度，改善了工作环境。正在建设真空渗碳+淬火回火生产线。对于大批量生产还将发展真空推杆炉或辊底炉生产线。 10 展望 ·二十一世纪是真空热处理大发展时期,首先发展适应各种热处理要求的真空热处理设备和工艺,包括: ·真空加压气淬：提高冷却性能、控制加热和冷却、发展更好淬透性的材料、气体回收技术 ·真空渗碳等真空化学热处理：提高真空渗碳技术，发展其他真空化学热处理技术、真空化学热处理传感器。 ·真空功能热处理：真空磁场热处理、真空氢气热处理、真空焊接与热处理结合 ·第二方面是发展真空热处理生产线和柔性化技术，与各种冷热加工生产线配合，适应先进制造技术发展要求。 ·预计不久的将来，真空热处理将成为主要热处理工艺之一，可能占有热处理半壁江山。 * * 图1 某些钢在ZZ-1真空淬火油中淬火硬度与淬火压强的关系 1. Cr12MoV 2 .60Si2MnA 3. 40CrNi2SiMoVA 4. 40CrMnSiMoVA 5. 37CrNi3A 6. 40CrA 7. 40CrNiMoA 8. 38CrMoAlA 9. 30CrMnSiNi2A 10. 1Cr11Ni2W2MoVA 11. 30CrMnSiA 12. Cr17Ni2A 13. 1Cr13 14. 18Cr2Ni4WA 15. 65Mn 16. T8A 17. 12CrNi3A 18. 45钢 图2 真空加压气淬冷速测定 1—0.05MPa气淬 2—0.1MPa气淬 3—静止空气冷却（在空气中） 4—0.2MPa气淬 5—0.3MPa气淬 6—0.4MPa气淬 7—0.5MPa气淬 8—0.6MPa气