什么是真空熱處理加工技術？

主要指的是真空技術與熱處理技術相結合的新型熱處理技術，其中，真空熱處理所處的真空環境指的是低于一個大氣壓的氣氛環境，包括低真空、中等真空、高真空和超高真空等，所以，真空熱處理實際也屬于氣氛控制熱處理。

真空熱處理是指熱處理工藝的全部和部分在真空狀態下進行的，真空熱處理可以實現幾乎所有的常規熱處理所能涉及的熱處理工藝，但熱處理質量大大提高。

與常規熱處理相比，真空熱處理加工技術可同時實現無氧化、無脫碳、無滲碳，可去掉工件表面的磷屑，并有脫脂除氣等作用，從而達到表面光亮凈化的效果。

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1. 真空熱處理加工技術的應用

其實，真空熱處理加工技術在國外應用的較早，美國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劑淬火介質，從而，真空淬火技術在熱處理行業得到迅速發展，從單室爐發展到了多組合機群，從一般的真空淬火發展到高壓氣淬、真空水劑淬火、真空滲碳、真空碳氮共滲及多元共滲等。

而我國在經過幾十年的努力，真空爐制造廠商在設計、制造水平和質量上得到了很大的提高，用國產真空設備替代從國外進口的真空設備逐漸增多，從而降低了使用單位的生產成本，使真空熱處理的應用范圍迅速擴大。

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2. 真空熱處理加工技術的工藝原理

利用金屬在真空狀態下的變相特點，在與大氣壓只差0.1MPa范圍內的真空下，固態相變熱力學、動力學不產生什么變化。在制訂真空熱處理工藝規程時，完全可以依據在常壓下固態相變的原理，完全可以參考常壓下各種類型組織轉變的數據。同時，在真空脫氣作用下，可以提高金屬材料的物理性能和力學性能，在真空狀態下加熱，金屬工件表面元素會發生蒸發現象。金屬實現無氧化加熱所需的真空度，表面凈化作用，實現少無氧化和少無脫。

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3. 真空熱處理加工技術的特點

（1）真空熱處理加工的優越性

真空熱處理加工是和可控氣氛并駕齊驅的應用面很廣的無氧化熱處理技術，也是當前熱處理生產技術先進程度的主要標志之一。真空熱處理不僅可以實現鋼件的無氧化、無脫碳，而且還可以實現生產的無污染和工件的少畸變，因而，它還屬于清潔和精密生產技術范疇。目前，它已成為工模具生產中不可替代的先進技術。

（2）真空熱處理工藝工件畸變小

據國內外經驗，工件真空熱處理的畸變量僅為鹽浴加熱淬火的三分之一。研究各種材料、不同復雜程度零件的真空加熱方式和各種冷卻條件下的畸變規律，并用計算機加以模擬，對于推廣真空熱處理技術具有重要意義。真空加熱、常壓或高壓氣冷淬火時，氣流均勻性對零件淬硬效果和質量分散度有很大影響。采用計算機模擬手段研究爐中氣流循環規律，對于改進爐子結構具有重要意義。

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（3）采用真空熱處理爐

現代真空熱處理爐，是指可施行元件的真空加熱，然后在油中淬火或在常壓和加壓氣體中淬火的冷壁式爐子。研究開發這種類型的設備是一項綜合性強、跨學科、牽涉到很多科技領域的工作。

工模具材料真空熱處理的應用前景很大。大多數工模具鋼目前都采取在真空中加熱，然后在氣體中冷卻淬火的方式。為了使工件表面和內部都獲得滿意的力學性能，必須采用真空高壓氣淬技術。目前，國際上真空氣淬的氣壓已從0.2MPa、0.6MPa提高到1-2MPa甚至3MPa，所以，高壓氣淬真空爐的冷卻氣體壓力的逐步提高是一個重要的發展趨勢。

真空熱處理是獨特的整體改性技術。經過真空熱處理的特殊構件，不但可以保證其所要求的組織、力學性能與工藝性能，還可以深入挖掘出構件的潛能，保證和提高構件的質量和壽命，最大限度地發揮材料的潛力，從而滿足構件長壽命、高性能、結構減重的技術要求，實現全壽期成本的經濟可承受性，獲得自主創新的知識產權，達到國際先進水平，真空熱處理技術屬于國家核心競爭力。

真空熱處理由于具有無氧化、無脫碳、可保持表面光亮的熱處理效果，同時可使零件脫脂、脫氣、變形小和便于自動控制等優點，適應了精密熱處理的發展方向，實現了精密形狀和尺寸控制及精密組織性能控制。因此，真空熱處理技術廣泛應用于航空發動機高溫合金的退火、固溶、時效和去應力。

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為解決航空附件的高強鋼、不銹鋼、彈性合金等零件的熱處理氧化、變形問題，最好的辦法就是采用真空熱處理。

真空熱處理的現狀

真空熱處理技術作為國防工業系統重要制造技術之一，受到世界各國的高度重視。例如M國熱處理設備約有50%以上為真空熱處理爐，且規格齊全、配套完整。M國為了加速其航天飛機的發展，由5家公司組成聯合體共同開發針對5種新材料的成形及真空熱處理工藝，即高溫Ti-Al化合物、C/C復合材料、陶瓷基復合材料、高蠕變強度材料、高導熱材料。經韌化處理后的金屬間化合物可顯著提高韌性，而且，經真空工藝處理的金屬間化合物，更適于高溫下使用。

發展重要構件的真空熱處理技術研究，復合我國國防科技發展對國防工業系統制造技術研究所提出的要求。我國真空熱處理以每年30%左右的速度遞增，熱處理加工量占1/3以上。航空工業還制定了真空熱處理的新工藝標準。

真空退火、真空油淬、真空氣淬、真空回火、真空除氣、真空除油、真空加壓氣淬等真空熱處理技術都已經很成熟，廣泛用于生產當中。在真空油淬增碳現象及其防止、真空加熱元素貧化規律、真空度與光亮度的關系、真空加壓氣淬冷速測定、真空熱處理工藝及工藝參數優化等方面的研究已經完成。真空熱處理已用于飛機起落架、梁、接頭及發動機葉片等重要受力件。

國內在真空熱處理領域也開展了相應的研究工作，并取得了顯著成果：

①解決了真空熱處理技術硬件的“有無”問題；

②打破了西方發達國家對真空熱處理技術硬件的壟斷；

③打破了西方發達國家對真空熱處理技術尖端硬件的禁運；

④促成了西方發達國家對真空熱處理技術尖端硬件的合理定價；

⑤促成了西方發達國家對真空熱處理技術尖端硬件在國內生產的局面；

⑥促進了國內真空熱處理技術硬件的長足進步。

真空熱處理未來的發展趨勢：

1、提高冷卻性能、控制加熱和冷卻、發展更好淬透性的材料、氣體回收技術；

2、提高真空滲碳技術，發展其他真空化學熱處理技術、真空化學熱處理傳感器；

3、真空磁場熱處理、真空氫氣熱處理、真空焊接與熱處理結合；

4、針對高溫真空熱處理元素貧化和雙性能零件的真空熱處理問題，開展真空/氣氛熱處理的控制冷卻技術研究；

5、真空熱處理生產線和柔性化技術，提高自動化和智能化水平，與各種冷熱加工生產線配合，適應先進制造技術發展要求。

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