什么是真空热处理加工技术？

主要指的是真空技术与热处理技术相结合的新型热处理技术，其中，真空热处理所处的真空环境指的是低于一个大气压的气氛环境，包括低真空、中等真空、高真空和超高真空等，所以，真空热处理实际也属于气氛控制热处理。

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，真空热处理可以实现几乎所有的常规热处理所能涉及的热处理工艺，但热处理质量大大提高。

与常规热处理相比，真空热处理加工技术可同时实现无氧化、无脱碳、无渗碳，可去掉工件表面的磷屑，并有脱脂除气等作用，从而达到表面光亮净化的效果。

真空热处理加工技术的应用

其实，真空热处理加工技术在国外应用的较早，美国的海斯公司和日本真空研究所在1968年，先后研制出真空淬火油和水剂淬火介质，从而，真空淬火技术在热处理行业得到迅速发展，从单室炉发展到了多组合机群，从一般的真空淬火发展到高压气淬、真空水剂淬火、真空渗碳、真空碳氮共渗及多元共渗等。

而我国在经过几十年的努力，真空炉制造厂商在设计、制造水平和质量上得到了很大的提高，用国产真空设备替代从国外进口的真空设备逐渐增多，从而降低了使用单位的生产成本，使真空热处理的应用范围迅速扩大。

真空热处理加工技术的特点

（1）真空热处理加工的优越性

真空热处理加工是和可控气氛并驾齐驱的应用面很广的无氧化热处理技术，也是当前热处理生产技术先进程度的主要标志之一。真空热处理不仅可以实现钢件的无氧化、无脱碳，而且还可以实现生产的无污染和工件的少畸变，因而，它还属于清洁和精密生产技术范畴。目前，它已成为工模具生产中不可替代的先进技术。

（2）真空热处理工艺工件畸变小

据国内外经验，工件真空热处理的畸变量仅为盐浴加热淬火的三分之一。研究各种材料、不同复杂程度零件的真空加热方式和各种冷却条件下的畸变规律，并用计算机加以模拟，对于推广真空热处理技术具有重要意义。真空加热、常压或高压气冷淬火时，气流均匀性对零件淬硬效果和质量分散度有很大影响。采用计算机模拟手段研究炉中气流循环规律，对于改进炉子结构具有重要意义。

（3）采用真空热处理炉

现代真空热处理炉，是指可施行元件的真空加热，然后在油中淬火或在常压和加压气体中淬火的冷壁式炉子。研究开发这种类型的设备是一项综合性强、跨学科、牵涉到很多科技领域的工作。

真空热处理炉的工作原理

真空热处理炉热效率高，可实现快速升温和降温，可实现无氧化、无脱碳、无渗碳，可去掉工件表面的磷屑，并有脱脂除气等作用，从而达到表面光亮净化的效果。

一般金属材料在空气炉中加热，由于空气中存在氧气、水蒸气、二氧化碳等氧化性气体，这些气体与金属发生氧化作用易使被加热的金属表面产生氧化膜或氧化皮，完全失去原有的金属光泽。同时这些气体还要与金属中的碳发生反应，使其表面脱碳。如果炉中含有一氧化碳或甲烷气体，还会使金属表面增碳。对于化学性质非常活泼的Ti、Zr以及难溶金属W、Mo、Nb、Ta等，在空气炉中加热，除了要生成氧化物、氢化物、氮化物外，还要吸收这些气体并向金属内部扩散，使金属材料的性能严重恶化。这些氧化、脱碳、增碳、吸气甚至产生腐蚀等弊病，在可控气氛炉或盐浴炉中加热，有时也难以避免。为解决这一问题，通常的做法是在工件热处理前留有加工余量，热处理后在加工去掉氧化、脱碳层等。

真空热处理为什么总要用到氮气

真空热处理通常需要使用氮气作为处理气氛，主要有以下几个原因：

防止氧化：氮气可以在高温下形成保护氧化层，用来保护热处理中的金属制品不受氧化、碳化等化学反应的影响。在高温下，金属制品容易与空气中的氧气反应，导致表面氧化层的形成，影响产品的质量和性能。而氮气可以替代空气，形成一层保护性的氮气气氛，从而有效地防止氧化反应的发生。也就说能减少氧化和脱气，从而减少处理件的变形和裂纹等不良影响。

促进均匀加热和冷却：在真空热处理过程中，加热和冷却速率的不均匀往往会导致产品变形、开裂等质量问题。通过在真空中加入氮气，可以促进热量的均匀分布，从而保证产品的温度均匀，避免不均匀加热和冷却引起的问题。

调节处理温度：氮气可以在热处理过程中调节处理温度，提高热处理的效果。

防止氢脆：氮气可以防止热处理过程中的氢脆现象发生，保证处理件的质量。

防止火灾和爆 炸：有些金属材料在高温下容易发生燃烧或者爆 炸，氮气可以用来减少这种危险。在真空中，由于氧气和其他气体被抽出，所以即使出现燃烧也不会引起火灾或爆 炸。

工模具材料真空热处理的应用前景很大。大多数工模具钢目前都采取在真空中加热，然后在气体中冷却淬火的方式。为了使工件表面和内部都获得满意的力学性能，必须采用真空高压气淬技术。目前，国际上真空气淬的气压已从0.2MPa、0.6MPa提高到1-2MPa甚至3MPa，所以，高压气淬真空炉的冷却气体压力的逐步提高是一个重要的发展趋势。