真空热处理淬火工艺（一）

真空淬火后的工件表面光亮、不增碳、不脱碳，可使承受摩擦和接触应力的产品的使用寿命提高几倍甚至更高。众所周知，工模具是应用真空淬火普遍、主要的产品。与表面状态好具有同等重要意义的是，淬火后工件尺寸和畸变小，一般可省去修复畸变的机械加工，从而提高了真空淬火的经济效果并弥补了设备投资大的不足。经真空淬火的产品硬度均匀，工艺稳定性和重复性好，这对采用计算机微电子技术和智能控制系统大批量生产的热处理工业的应用意义更为重要。

制订真空淬火工艺的主要内容是:确定加热制度（温度、时间及方式);决定真空度和气压调节;选择冷却方式及介质等。真空淬火的加热温度可参考常规工艺来确定。

一、真空油淬的冷却

按照淬火工件的形状、尺寸、技术要求和材质确定冷却操作时，首先应了解该钢种在连续冷却条件下过冷奥氏体的分解曲线，根据所要求的必要冷速选择合适的冷却方式。常用的冷却方式主要有油冷淬火和气冷淬火。近些年来，水及水溶性淬火介质已开始试验和应用。

1.真空油淬

真空淬火油应具备如下特性:饱和蒸气压低，即低压下蒸发少;不污染真空系统，不影响真空效果;临界压强（即得到与大气压下有相当淬火冷却能力的较低气压)低，随着气压的降低，冷却能力变化不大，而在真空下仍具有一定的冷却速度;化学稳定性好，使用寿命长;杂质和残碳少;酸值低，淬火后表面光亮度高。

目前，已经研制和生产了多种精制的适于真空淬火的油品，如美国海斯公司的HI 油、H2 油，日本初光工具公司的HV1 油、HV2油，前苏联的BM1 ~ BM4油等。我国研制成功并投入生产的ZZ-1、Zz-2真空油具有冷却能力高、饱和蒸气压低、热稳定性良好、对工件无腐蚀等特点，且质量稳定，适于轴承钢、工模具钢、航空结构钢等的真空淬火。

普通淬火油的特性指标随液面压强下降有明显的变化:如特性温度降低，特性时间延长;沸腾阶段出现在更低温度区间;在800 ~400℃范围的冷却时间比大气压下有明显延长等。因而，钢在低气压下油的冷却能力下降了，而在低温区却有较高的冷却速度。真空淬火油的冷却强度随液面上气体压强下降而降低的程度就小得多，这是由于在大气压以下一个较为宽广的压强区间，蒸气膜阶段能够迅速结束,蒸气膜对冷却过程的影响减弱的缘故。

由于真空加热的工件具有良好的表面状态，因而钢在真空淬火油中冷却可以获得与常规工艺相同或略高的硬度。从原理上讲，真空淬火时维持液面压力为临界压强即可获得接近大气压下的冷速。除此之外，提高气压还可以提高油的蒸发和凝结温度,因而可以避免因油本身瞬时升温造成的挥发损失和对设备的污染。工艺上常采用向冷却室充填纯氮气至40 ~73Pa（高于67Pa时对特性影响已不明显了)的操作，实践证明，对某些低淬透性钢，若将气压增至大气压以上，将可获得更高的冷速。这是由于蒸气膜进一步变薄了，缩短了传热慢的蒸气膜阶段。增压油淬进一步发展为油淬气冷淬火，这就为提高大型及精密工模具的淬火效果，减少畸变提供了多种选择的可能性。