表面真空硬化淬火加工

热处理的工艺技术不断发展更新，对加热和冷却技术进行革新，发展至今，出现了真空热处理，可控气氛热处理和形变热处理等，以及创造新的表面热处理工艺等。针对新工艺发展的方向，概括之，主要在“提高工件强度和韧性，增强抗疲劳和耐磨能力，进一步减轻加热中的氧化和脱碳，减少变形，进一步节约能源，减低成本，提高效益，减少污染”等方面努力。真空淬火变形问题，人们普遍认为淬火变形小是真空淬火的优点之一，但在实际生产中并非如此。对于细长的杆和薄的圆形刀具，圆周360°冷却真空炉淬火的变形量远远大于盐浴淬火。在真空炉中淬火时，气体流向对工件的淬火变形具有重要意义。气体流向工件周围，容易导致工件变形，上下方形冷却气体可均匀流经垂直工件，变形较小。为避免工件淬火变形，原则上气体应均匀流经工件，工件不得因自身重量或相互挤压而变形。用6×105Pa高压氮气冷却淬火时、被冷却的负载只能是松散型的。表面真空硬化淬火加工

模具的真空淬火：（1）预热，低合金钢（40Cr、60Si2Mn等）、中合金钢（CrWMn、9CrSi、5CrNiMo等）可选择两级加热（如650℃预热→850℃淬火加热）；高合金钢（H13、Cr12MoV等）可选择三级加热（如650℃预热→850℃预热→1030℃淬火加热）。（2）冷却方式，模具钢的真空淬火可采用油淬、气淬、水淬、硝盐淬火等。合金模具钢均可实施真空油淬，从而获得光亮的表面及合理的性能。与气冷淬火相比，因油冷速度快而容易获得高的韧性和强度。气冷淬火可获得更小的淬火畸变。表面真空硬化淬火加工低压真空渗碳设备，真空渗碳也是渗碳的一种，只是设备的表现形式不同，当然，工艺也有很大不同。

用10×105Pa高压氮气冷却淬火时，被冷却负载可以是密集型的，比6×105Pa冷却时负载密度提高约30%～4O%。用20×105Pa超高压氮气或氦气和氮气的混合气冷却淬火时，被冷却负载是密集的并可捆绑在一起。其密度较6×105Pa氮气冷却时提高80％～150％，可冷却所有的高速钢、高合金钢、热作工模具钢及Cr13％的铬钢和较多的合金油淬钢，如较大尺寸的9Mn2V钢。具有单独冷却室的双室气冷淬火炉的冷却能力优于相同类型的单室炉。2×105Pa氮气冷却的双室炉的冷却效果和4×105Pa的单室炉相当。但运行成本、维修成本低。由于我国基础材料工业（石墨、钼材等）和配套元器件（电动机）等水平有待提高。所以在提高6×105Pa单室高压真空护质量的同时，发展双室加压和高压气冷淬火炉比较好。

真空淬火油，真空淬火油的特性：饱和蒸汽压低，临界压强低，化学稳定性好，杂质与残炭少，酸值低。普通真空淬火油特性指标随液面压强下降有明显变化：特性温度降低，特性时间延长，沸腾阶段出现在更低温度区间，800-400℃范围冷却时间比标准大气压下明显延长，钢在低气压下油冷却能力下降，低温区有较高冷速。爱力德工业介质可以提供快、中、慢三种冷却性能的真空淬火油，通过采用国际较好的基础油和添加剂，使产品达到优等产品行列；通常情况下，淬火油在真空条件下冷却速度明显低于常压条件下，爱力德真空淬火油通过采用科学的调整，能使这种影响降到较低，即使在真空条件下依然能够保持快速的能力。真空渗碳能极大产品的可靠性和使用寿命。

真空淬火实际上就是一道淬火工艺，只是区别于传统的零件在加热过程中与空气或盐浴等介质接触，从而出现氧化现象和较大的形变现象，真空淬火是将零件放置于真空炉中抽取真空进行加热，因此氧化和形变均较小，这就是真空淬火较大的优势，表面淬火是将刚件的表面层淬透到一定的深度，而心部分仍保持未淬火状态的一种局部淬火的方法。表面淬火时通过快速加热，使刚件表面很快到淬火的温度，在热量来不及穿到工件心部就立即冷却，实现局部淬火。淬火是将钢加热到临界温度Ac3或Ac1以上温度进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。表面真空硬化淬火加工

真空热处理是指热处理工艺的全部和部分在真空状态下进行的，热处理质量较大程度上提高。表面真空硬化淬火加工

实例：65Nb（65Cr4W3Mo2VNb）钢制挑线连杆挤压模的真空渗碳。（1）渗碳介质（体积分数）：70%CH4＋30%H2。H2作为稀释气，CH4（甲烷）为渗碳气。渗碳设备为内热式小型真空渗碳炉。模具真空渗碳工艺见图4。（2）使用寿命。65Nb钢制模具经真空渗碳热处理后，其使用寿命比未经渗碳模具提高2.5倍，比Cr12MoV钢制模具（常规热处理）提高7.5倍。模具的真空碳氮共渗，真空碳氮共渗是模具表层在真空炉内处于负压的加热状态下，同时渗入碳、氮元素的化学热处理工艺，与单一的渗碳相比，模具表面硬度更高，耐磨性更好，同时还具有一定的抗蚀性和更高的疲劳强度。因共渗温度低，且渗后可直接淬火，奥氏体晶粒比单一渗碳细，因此提高了模具的心部韧性，共渗层组织无晶界氧化现象，模具性能明显提高。45钢模具碳氮共渗油淬后，其外观呈均匀的银灰色，45钢及P20钢模具的硬度均可达到62HRC以上，提高了表面硬度，可使P20钢制模具进入高寿命状态。45钢渗碳层深度0.53~0.56mm，有助于提高45钢模具使用寿命。表面真空硬化淬火加工