第一節(jié) 真空滲碳爐基本生產(chǎn)技術(shù)、工藝或流程

真空滲碳爐由于熱處理后零件的質(zhì)量高、作業(yè)環(huán)境優(yōu)良，于1984年開始作為一種新型熱處理設(shè)備而得以應(yīng)用，但尚未達到廣泛采用。其原因在于當(dāng)時的真空滲碳爐爐內(nèi)產(chǎn)生很多炭黑，裝置的維護也存在很多問題。但是，最近由于推行高真空滲碳，炭黑問題已基本解決，因此開發(fā)了提高熱處理質(zhì)量，提高操作靈活性，改善作業(yè)環(huán)境及安全性，省能、降低運轉(zhuǎn)成本的真空滲碳爐與低變形淬火槽相組合的新型的真空滲碳爐。

此真空滲碳爐的后部為加熱室，前部設(shè)置油槽。附屬裝置有真空排氣裝置，滲碳氣體導(dǎo)入裝置，溫度及氣氛的控制裝置等，其基本參數(shù)如下。

新型真空滲碳爐的基本參數(shù)

第二節(jié) 真空滲碳爐新技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用情況

中行一集團北京航空材料 研究 院有一臺北京市華海中誼真空工業(yè)爐制造有限公司生產(chǎn)的VCOQ2-65型真空滲碳爐、不但用于真空滲碳工藝技術(shù) 研究 ，而且用于航空發(fā)動機和機載設(shè)備關(guān)鍵件真空滲碳，滿足高合金鋼和不銹鋼件的真空滲碳要求。設(shè)備運行良好，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

近年來，隨著真空熱處理的發(fā)展和應(yīng)用的擴大，其規(guī)模和水準迅速提升，已不再滿足于單臺或幾臺爐子的非連續(xù)生產(chǎn)，而是積極向真空熱處理生產(chǎn)線方向拓展。國外已有很多真空淬火回火生產(chǎn)線，真空滲碳高壓氣淬生產(chǎn)線。我國航空工業(yè)已建成一條真空淬火回火生產(chǎn)線，由兩臺真空淬火爐，一臺清洗機和兩臺回火爐組成，運行情況良好，提高了真空熱處理生產(chǎn)水平和質(zhì)量，減輕了工人勞動強度，改善了工作環(huán)境；目前，正在建設(shè)真空滲碳+淬火回火生產(chǎn)線。對于大批量生產(chǎn)還將發(fā)展真空推桿爐或輥底爐生產(chǎn)線。

第三節(jié) 真空滲碳爐國外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

日本大同特殊鋼日前宣布，將從德國ALD公司引進真空滲碳爐技術(shù)。將把自身擁有的熱處理技術(shù)與德國ALD公司開發(fā)的滲碳技術(shù)結(jié)合起來，推出ALD/大同產(chǎn)真空滲碳爐。將綜合提供設(shè)備、處理經(jīng)驗和鋼材選定的支持，建立鋼材和設(shè)備統(tǒng)一的完整銷售體制，擴大產(chǎn)品銷售。按計劃，2004年底以前將在日本名古屋星崎工廠安裝國產(chǎn)實物測試設(shè)備，2005年起在實施用戶測試處理的同時，銷售設(shè)備和新開發(fā)的專用鋼材。設(shè)備價格為每臺（總重500kg，7室結(jié)構(gòu)）2～3億日元，預(yù)計年訂貨為5～10臺。

滲碳處理是指將碳滲入鋼的表面，在配件表面形成高濃度碳層的處理。與過去的氣體滲碳相比，由于設(shè)備耐熱測試高達1150℃以上，因此滲碳速度可達2倍左右。由于所用氣體的滲碳效率高，因此不僅能減少氣體消耗量，還能減少二氧化碳的排放量。另外，由于所處理的配件表面不會發(fā)生氧化，因此強度可提高10%左右。

新開發(fā)的專用鋼材包括高溫滲碳鋼和高濃度滲碳鋼2種。高溫滲碳鋼是一種可控制晶粒生長的鋼材，主要用于CVT皮帶輪和齒輪。即使提高滲碳溫度，也能保持處理物細粒不變，在這種情況下通過結(jié)合真空滲碳爐的高溫處理，就能大大縮短處理時間。高濃度滲碳鋼主要面向齒輪和變速器副軸。真空滲碳爐易于控制碳濃度，因此能夠提高滲碳層的碳濃度和硬度。因此，就能防止齒輪齒面產(chǎn)生的振動破壞，提高疲勞強度。

第四節(jié) 真空滲碳爐技術(shù)開發(fā)熱點、難點 分析

二十一世紀是真空熱處理大發(fā)展時期，首先是發(fā)展適應(yīng)各種熱處理要求的真空熱處理設(shè)備和工藝，包括：

1、真空加壓氣淬：提高冷卻性能、控制加熱和冷卻、研制更好淬透性的材料、完善氣體回收技術(shù)

2、真空滲碳等真空化學(xué)熱處理：提高真空滲碳技術(shù)，開發(fā)其它真空化學(xué)熱處理技術(shù)、以及真空化學(xué)熱處理傳感器。

3、真空功能熱處理：真空磁場熱處理、真空氫氣熱處理、真空焊接與熱處理的組合

第二是發(fā)展真空熱處理生產(chǎn)線和柔性化技術(shù)，與各種冷熱加工生產(chǎn)線配合，適應(yīng)先進制造技術(shù)發(fā)展的要求。

預(yù)計不久的將來，真空熱處理將成為主要熱處理工藝之一，可能占有熱處理半壁江山。

第五節(jié) 真空滲碳爐未來技術(shù)發(fā)展趨勢

真空爐設(shè)計和制造向高效率、低成本、節(jié)能和多功能方向發(fā)展。

1、組件積木式設(shè)計，產(chǎn)品規(guī)格標準化、系列化為了適應(yīng)用戶多用途、多類型的要求，發(fā)展組件積木式設(shè)計以滿足不同需求，并迅速作出設(shè)計方案。組件積木式設(shè)計就是把爐體分解成前爐、后爐、中段等大組件，并預(yù)先設(shè)計好大組件的圖紙和資料，設(shè)計新爐子時選用這些標準組合件組合成型。

另外，真空爐生產(chǎn)廠家還應(yīng)建立本企業(yè)標準，使其產(chǎn)品規(guī)格標準化、系列化，以利于加強管理和質(zhì)量控制，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量；用戶也應(yīng)盡量選用真空爐生產(chǎn)廠的標準型號規(guī)格，以期降低成本，保證質(zhì)量，便于使用和維護。

2、具有對流加熱功能，提高加熱速率和均勻性真空爐中的加熱過程僅依靠輻射傳熱。在由大量零件組成的高密度爐料時這種形式的加熱效果非常差。特別是在低溫范圍內(nèi)(85o℃以下)，借助于由穿過裝料的氣體循環(huán)造成的對流熱傳導(dǎo)可以顯著提高加熱速度并且減少加熱時間。

為此，在80年代末開發(fā)出了具有對流加熱功能的真空爐。這樣，在850℃以內(nèi)對爐料可采用對流加熱。然后，通過輻射加熱達到最終的奧氏體化溫度。對流加熱功能大大改善了真空爐的低溫加熱性能。試驗表明，使用對流加熱后可使工作周期縮短。采用對流加熱后加熱時間縮短了幾乎一半。具有對流加熱功能的高壓氣淬單室真空爐的前爐門上嵌有一臺對流加熱風(fēng)扇。

3、采用石墨構(gòu)件，提高使用溫度，降低成本。對真空熱處理爐的重大改進之一是采用石墨制作真空爐的加熱元件、隔熱屏、夾具等構(gòu)件。為此，在熱處理時是否會導(dǎo)致工件表面增碳是人們關(guān)注的一大問題。

美國Abar-Ipsen公司用鈦合金和不銹鋼作了專門 研究 ，結(jié)果表明：①對于Ti-6Al-4V合金在1．33×10Pa真空度條件下與石墨高壓力接觸進行真空熱處理，有不明顯增碳；低壓力接觸或不接觸時，未發(fā)現(xiàn)增碳。②對于不銹鋼在高壓力和低壓力接觸時，均發(fā)現(xiàn)增碳，不接觸時未發(fā)現(xiàn)增碳。若在石墨構(gòu)件表面噴涂氧化鋁或用氧化鋁材料將其隔開，或在熱處理時向爐內(nèi)回充氬氣或氫氣，均可避免發(fā)生增碳。

我們用WZC-30G型臥式真空淬火爐進行了鈦合金和高溫合金無余量葉片的真空熱處理工藝 研究 和生產(chǎn)。該爐采用石墨帶或石墨棒作為加熱元件，采用石墨板和陶瓷纖維爐襯，石墨導(dǎo)軌上嵌氧化鋁襯條。生產(chǎn)中采用不銹鋼或高溫合金料架，選擇合適的真空度，采用高純氬氣進行冷卻。典型的力學(xué)性能數(shù)據(jù)如表6、表7所示。真空熱處理后隨爐試樣的性能均達到了相應(yīng)的技術(shù)要求，零件表面光潔，取得了滿意效果。

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