第七章真空热处理炉
真空热处理炉工作原理
真空热处理炉工作原理真空热处理炉是一种用途广泛的热处理设备，它可以对金属材料进行高温处理，以改善其机械性能和耐热性能。
真空热处理炉的工作原理涉及到真空技术、热力学和金属材料的相变规律等多个方面。
下面我们将详细介绍真空热处理炉的工作原理。
首先，真空热处理炉通过真空系统将处理室内部的气体抽除，创造出低压环境。
在真空条件下，金属材料表面的氧化物和其他杂质会得到清除，从而保证热处理过程的纯净性和有效性。
此外，真空环境还可以减少金属材料在高温下的氧化、变质和腐蚀，有利于提高热处理效果。
其次，真空热处理炉通过加热系统对金属材料进行加热处理。
加热系统通常采用电阻加热、感应加热或电子束加热等方式，可以提供高温、均匀的加热效果。
在加热过程中，金属材料的晶粒结构会发生变化，内部应力得到释放，晶界清晰度得到提高，从而提高金属材料的强度、韧性和耐热性。
另外，真空热处理炉还通过控制系统对加热过程进行精确控制。
控制系统可以实时监测和调节炉内温度、真空度、加热时间等参数，确保热处理过程的稳定性和可控性。
通过精确的控制，可以实现对金属材料的精准处理，满足不同工件的热处理要求。
此外，真空热处理炉还具有快速冷却系统，可以在热处理结束后迅速对金属材料进行冷却。
快速冷却可以有效地锁定金属材料的晶粒结构，避免晶粒长大和相变退火，从而保持金属材料的优良性能。
总的来说，真空热处理炉的工作原理涉及到真空技术、热力学和金属材料的相变规律等多个方面。
通过真空环境的创造、加热系统的加热、控制系统的精确控制和快速冷却系统的应用，真空热处理炉可以对金属材料进行高效、高质量的热处理，从而提高其机械性能和耐热性能。
真空热处理炉工作原理
真空热处理炉工作原理
真空热处理炉是一种用于金属材料热处理的设备，它能够在真空环境中对金属
材料进行加热、保温和冷却，以改善材料的机械性能、耐磨性和耐蚀性。
真空热处理炉的工作原理可以分为加热、保温和冷却三个阶段。
首先是加热阶段。
在加热阶段，真空热处理炉通过加热元件对工件进行加热。
加热元件通常是采用电阻加热器或者感应加热器，通过电流在加热元件中产生热量，然后将热量传导给工件。
在真空环境中，由于没有空气和氧气，工件的表面不会发生氧化和变色，同时也能够避免表面的碳化现象，从而保证了工件的表面质量。
接下来是保温阶段。
在加热到一定温度后，需要对工件进行保温，以确保工件
内部温度均匀。
真空热处理炉通常会采用隔热材料来保持工件的温度，在保温过程中，工件内部的组织结构会发生变化，从而提高了材料的强度和硬度。
最后是冷却阶段。
在保温一定时间后，需要对工件进行冷却，以固定工件的组
织结构。
真空热处理炉通常会采用气体冷却或者油冷却的方式来对工件进行快速冷却，从而确保工件的组织结构不会发生变化。
总的来说，真空热处理炉通过加热、保温和冷却三个阶段来对金属材料进行热
处理，从而改善材料的性能。
在真空环境中进行热处理能够避免氧化和碳化现象的发生，保证了工件的表面质量；同时通过保温和冷却过程，能够改善工件的组织结构，提高材料的强度和硬度。
真空热处理炉的工作原理为金属材料的热处理提供了一种高效、稳定的工艺方法，被广泛应用于航空航天、汽车制造、机械加工等领域。
真空热处理炉的特点及发展趋势
真空热处理炉的特点及发展趋势摘要真空热处理炉，是近年来我国发展较快的热处理技术，具有质量好、节能效果好、勿污染小等优点，在我国工业生产过程中受到了广泛的应用。
本文就我国真空热处理炉开分析和论述，强调了真空热处理炉的主要特点，并对真空热处理炉的发展趋势进行了相关技描述，希望对于我国真空热处理设备的发展起到一定的推动性作用。
关键词真空热处理炉；特点；发展趋势真空热处理技术，就是真空技术和热处理技术的两种专业性技术的结合，能够有效提高金属材料品质，促进我国工业生产技术水平的不断提高。
当金属在空气炉进行加热过程中，会同空气中的氧气、水蒸气、二氧化碳等氧化物进行化学反应，生成的物质将会严重影响金属材料质量，导致金属材料品质降低。
而真空热处理炉则能够很好的解决这一问题，在进行金属加热的过程中，是金属处于完全真空的环境当中，在不同外界环境接触的情况完成热处理工艺，从而有效避免杂质混入，提高金属材料品质。
1 金属热处理炉的特点分析1.1 独特的水冷装置设置由于真空热处理炉需要在真空状态下对金属材料进行有效的热处理工作，因此，真空热处理炉在使用过程需要对处理炉的所有零部件进行有效的降温，确保设备的安全性以及设备的正常运行。
目前我国真空热处理炉多采用水冷装置进行零部件的降温工作，使真空热处理炉的真空密封圈不会过热变形或烧毁，保证真空热处理炉的正常运作，提高真空热处理炉的使用寿命。
1.2 良好的密封性良好的密封性，是真空热处理炉的主要特点，也只有确保了处理炉的密封性，才能够减少金属材料同外界氧化物质的接触，从而有效提高金属材料质量。
在设计设计过程中，为确保真空热处理炉的真空性能，真空热处理炉多经过严格的处理工序，比如对炉体的气密焊接，尽量不在真空热处理炉炉体上开孔，减少空气的混入机会。
同时，真空热处理炉炉体的其他部件也要进行严格的密闭处理，来提高真空热处理炉的整体密闭性。
1.3 高效隔热材料和加热材料由于真空热处理炉的内部运行环境不会有氧气等氧化气体的混入，因此，能够有效提高金属材料的加热效率和整体质量品质，也正是基于这一问题，真空热处理炉在选取加热和隔热材料时可以不用顾忌氧化问题，可以多重视材料的加热效率和隔热效率。
真空热处理炉设计
真空热处理炉设计
1.设备结构和材料选择：
真空热处理炉的基本结构应该包括炉壳、绝热层、加热元件、冷却系统、真空系统和控制系统。
炉壳通常使用不锈钢材料制成，确保耐高温和抗腐蚀性能。
绝热层可以使用陶瓷纤维或耐火砖等材料，以保持炉体内高温环境的稳定性。
2.控制系统：
真空热处理炉的控制系统应具备温度、真空度和时间等参数的监测和调控功能。
温度控制通常采用热电偶或红外线传感器，并通过PID控制算法进行调节。
真空度的监测可以使用离子计、热阴极计或负荷阀等真空测量设备进行。
3.加热元件：
加热元件是实现炉体加热的关键组成部分，常用的加热元件包括电阻丝、石墨和电磁加热器。
这些加热元件应能够快速且均匀地提供热量，并具备较高的耐热性能。
4.真空系统：
真空系统主要包括真空泵和真空度控制装置。
真空泵的选择应根据炉体的尺寸和所需真空度进行，常用的真空泵有机械泵、扩散泵和栅极离子泵。
真空度控制装置可以通过电磁阀和流量计实现对真空度的调节。
5.安全保护：
6.能量消耗优化：
为了提高真空热处理炉的能效，可以考虑采用能量回收设备，如烟气热交换器和余热利用装置，以最大程度地回收炉体散发的热能。
最后需要指出，真空热处理炉的设计除了以上所述的几个方面外，还需要根据具体工艺要求和使用环境进行细致的设计和优化。
设计师应根据材料性质、工艺要求和经济可行性等因素综合考虑，以确保真空热处理炉能够满足客户需求，并在长期运行中保持高效、可靠和安全。
真空炉热处理炉加热原理
真空炉热处理炉加热原理
真空炉热处理炉是一种高温炉，能够在真空或气氛控制环境下对物品进行加热处理。
它是广泛应用于金属材料热处理、电子元器件加工制造，以及物质表面改性等领域的一种设备。
真空炉热处理炉的加热原理是将加热器产生的热量传递给加热室内的物品，使其达到所需的加热温度。
具体地说，真空炉热处理炉的加热器一般采用电阻丝、电极等加热元件。
当电阻丝或电极通电时，它们就会发出约束振动，从而使铁磁性物质中的自旋磁矩发生改变，相应地产生了磁滞损耗热，使物品得到加热。
这种加热方式叫做磁滞损耗加热。
此外，真空炉热处理炉也可以采用电磁感应加热。
当加热室中的物品介质处于交变电场中时，它们会产生涡流并发生阻碍现象，同时大量磁滞损耗热也产生。
这种加热方式叫做涡流加热。
通过这种方式可以达到较快的加热速度，提高了生产效率。
在加热的过程中，为了保持加热室内的真空环境，需要使用真空泵抽取加热室内的空气，从而形成真空气氛。
同时，为了保证加热室内温度的均匀性，需要采用加热区域外伸入加热室内的管道且带有散热片
的装置，使加热温度均匀分布。
通过控制加热器的加热功率和加热时间，可以控制加热室内的温度和加热时间，从而实现热处理的目的。
总之，真空炉热处理炉是一种应用广泛的高温设备，主要通过磁滞损
耗加热或涡流加热的方式将加热器产生的热量传递给加热室内的物品，在真空或气氛控制的环境下实现对物品的加热处理。
第七章-真空热处理炉教学文稿
6.1 真空热处理炉基本类型
按照真空度分类
➢ 低真空（ ～ 10-1） ➢ 高真空（10-2 ～ 10-4） ➢ 超高真空（10-4 ～）
按照工作温度分类
➢ 低温炉（ ～ 650℃ ） ➢ 中温炉（650℃～1000℃） ➢ 高温炉（1000℃～）
按照作业性质分类
➢ 间歇式真空炉 ➢ 半连续真空炉 ➢ 连续真空炉
三室油淬、高压气淬真空炉
6.2 真空热处理炉的结构与设计
6.2.1 加热装置
P总
P计算
P总 ——炉子的总功率 P计算——理论计算值 η——效率
也可以采用经验 计算法，利用 有效加热区容 积与加热功率 的关系曲线， 确定功率。
➢ 主要依靠辐射传热，工作条件较好，但高 温下易挥发，防止真空放电（低于100V ）
真空系统一般由真空泵、真空阀门、真空测量 仪表、冷阱、管道等部分组成
真空系统的选用根据炉子所要求的真空度选择 合适的真空泵，选配相应的真空阀门、管道等
采用油扩散泵(或增压泵)的真空系统，工作时先 开动旋转泵预抽真空，当达到扩散泵或增压泵 最大反压强时。油扩散泵才能投入工作。
采用旋转泵、油扩散泵和增压泵组成的真空系 统时，工作时先用旋转泵预抽真空，再用增压 泵抽中真空，当大部分气体去除后．扩散泵再 投人工作
二、 内热式真空热处理炉
发热体、快速加热和 冷却，使用温度高，可大型化，生产效率高，相比 较而言内热式真空热处理炉的应用范围更广。
➢ 气淬真空炉； ➢ 油淬真空炉； ➢ 退火、回火，渗碳，渗氮等炉型；
双室油淬、气冷真空炉
The End
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➢ 油冷必须采用专门的低蒸汽压真空淬火油； ➢ 水冷情况下，冷却室与加热室间用真空阀门分隔。
真空热处理炉
真空热处理炉的简介与选型指南：1、真空热处理技术是材料改性方面高精度、优质、节能和清洁无污染的加工制造技术，是当今制造技术的重要领域和工艺发展的热点领域。
2、真空热处理的优点：2.1 防止氧化作用，表面不氧化、不脱碳并有还原除锈作用，省去表面磨削加工工序；2.2 真空脱气作用，使材料表面纯度提高，提高材料的疲劳强度，塑性和韧性，提高耐腐蚀性；2.3 脱脂作用，除去残留油脂，提高产品质量；2.4 处理工件无氢脆危险，防止钛和难熔金属表面脆化；2.5 真空加热受热均匀，内外温差小，热应力小；真空炉的设计结构使工件无剧烈转移动作，因而不会因外力作用变形；2.6 耗电少，能量消耗仅为常规热处理炉的50%左右，节约生产成本；2.7 操作安全，自动化程度高，工作环境好，无污染无公害；3、真空热处理炉的用途：主要用于模具钢、高速钢、合金结构钢、轴承钢、弹性合金材料等的淬火（油淬及气淬）、回火、退火、渗碳、离子渗（碳、氮及金属等）、脱羟基和真空还原。
4、真空热处理炉的分类热处理炉主要分为VQG系列真空气淬炉、VOG系列真空油气淬火炉、VTF系列真空回火炉、VAF系列真空退火炉等。
5、真空热处理炉的选型指南：5.1 真空热处理炉安装方式的选择：我公司研制的真空热处理炉分为卧式及立式炉两种，立式炉又分为上出料及下出料结构。
选择依据主要是处理的产品类型、形状或摆放方式确定。
5.2 发热组件的选择：真空热处理炉加热元件向工件的传热方式和普通电加热炉不同，以辐射传热为主。
我公司生产的真空热处理炉的加热组件主要有镍铬、高温钼、石墨及石墨带（板）。
镍铬主要应用在温度在1000℃以下的真空炉，高温钼应用在1600℃以下热处理炉，石墨及石墨带（板）可以应用在2300℃以下真空热处理炉。
发热组件的选择主要依据热处理温度、产品的物理及化学特性而确定。
5.3 隔热屏的选择：隔热屏是真空烧结炉加热室的主要组成部分，其主要作用是隔热、保温及减少热损失，同时也是固定加热器的结构基础。
真空热处理炉介绍
真空热处理炉介绍全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：真空热处理炉是一种广泛应用于金属、陶瓷、玻璃等材料的热处理设备，它通过在真空环境下进行加热、保温和冷却的过程，改善材料的物理性能和化学性能。
真空热处理炉具有温度均匀、温度控制精准、能耗低、环保等优点，在现代工业生产中得到了广泛的应用。
一、真空热处理炉的工作原理真空热处理炉是利用真空环境进行热处理的设备，其主要工作原理是通过将加热元件放入真空室内，利用电加热的方式提高室内温度，使待处理的材料在真空环境下进行均匀加热。
经过一定时间的加热保温后，再通过控制冷却系统将材料冷却至室温。
整个过程中，可以实现对材料温度、保温时间等参数进行精确控制，从而达到所需的热处理效果。
真空热处理炉主要由真空室、加热元件、控制系统、冷却系统和排气系统等部分组成。
真空室是真空热处理炉的核心部件，它能够在真空环境下进行高温加热和保温，并且具有较好的保温性能。
加热元件通常采用电阻加热器或电磁感应加热器，用于提供加热功率以及控制加热温度。
控制系统则负责监控和控制加热温度、保温时间、冷却速度等参数，以确保热处理过程的稳定性和准确性。
冷却系统则负责将材料冷却至室温，并且通常采用水冷或气冷方式进行散热。
排气系统则用于将真空室内的气体排放出去，维持真空环境。
真空热处理炉广泛应用于电子、航空航天、汽车、机械、医疗器械等行业，用于改善材料的硬度、韧性、耐腐蚀性、抗疲劳性等性能。
在电子行业，真空热处理炉常用于半导体材料的退火、固化等过程；在航空航天领域，真空热处理炉则用于航空发动机零部件的强度提升和表面处理；在汽车制造业，真空热处理炉可以用于汽车发动机、变速箱等零部件的强度提升和寿命延长。
随着现代工业技术的不断发展，真空热处理炉也在不断更新换代，并且出现了许多新型的真空热处理设备。
采用高温合金材料制成的真空热处理炉具有更高的温度范围和更长的使用寿命；采用自动化控制系统的真空热处理炉可以实现远程监控和智能化操作；采用能源回收技术的真空热处理炉具有更高的能效和更低的能耗。
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工件无氧化、脱碳，可保持表面光洁度； 对零件还有脱气、脱脂的作用； 可提高材料的机械性能，尤其是疲劳强度和 耐磨性。 炉内传热主要依靠辐射进行，加热速度慢， 温度均匀性较差； 设备复杂，投资高。
6.1 真空热处理炉基本类型
按照真空度分类
低真空（ ～ 10-1） 高真空（10-2 ～ 10-4） 超高真空（10-4 ～）
a.箱式炉； b.井式炉； c.台车式炉； d.升降式炉； e.三室半连续炉
优点
结构简单，易于制造 真空容积小，排气量小，易达到高真空 炉子动作少，操作简单，故障少，维修方便 传热效率低，加热速度慢 受炉罐材料所限，工作温度低于1100℃ 炉罐的一部分暴露与大气中，热损失较大 炉子的热容量及热惯性很大，控制困难 炉罐的使用寿命较短
真空系统一般由真空泵、真空阀门、真空测量 仪表、冷阱、管道等部分组成 真空系统的选用根据炉子所要求的真空度选择 合适的真空泵，选配相应的真空阀门、管道等
采用油扩散泵(或增压泵)的真空系统，工作时 先开动旋转泵预抽真空，当达到扩散泵或增压 泵最大反压强时。油扩散泵才能投入工作。 采用旋转泵、油扩散泵和增压泵组成的真空系 统时，工作时先用旋转泵预抽真空，再用增压 泵抽中真空，当大部分气体去除后．扩散泵再 投人工作
The End
6.2.2 隔热方式
冷壁真空热处理炉可用一般耐火材料、石墨毡或金 属隔热屏进行隔热，大多数采用个不锈钢或高熔 点金属做隔热屏隔热。
全金属隔热屏（钨、钽、钼、不锈钢多层结构）； 夹层式隔热屏（金属的内外屏中充耐火纤维） 石墨毡隔热屏（用石墨绳将多层石墨毡缝扎在钢板 网上）
6.2.3 炉体结构
炉体基本上就是一个薄壳受压容器，工作中受大载 荷，要求具有足够的强度和稳定性。
缺点
二、 内热式真空热处理炉
发热体、辐射隔热屏热处理工件全部蜜蜂在水冷炉壁 的真空室内，也称冷壁真空炉。可实现快速加热和 冷却，使用温度高，可大型化，生产效率高，相比 较而言内热式真空热处理炉的应用范围更广。 气淬真空炉； 油淬真空炉； 退火、回火，渗碳，渗氮等炉型；
双室油淬、气真空炉
三室油淬、高压气淬真空炉
6.2 真空热处理炉的结构与设计
6.2.1 加热装置
P总 = P计算
P总 ——炉子的总功率 P计算——理论计算值 η——效率
η
也可以采用经验 计算法，利用 有效加热区容 积与加热功率 的关系曲线， 确定功率。
主要依靠辐射传热，工作条件较好，但高 温下易挥发，防止真空放电（低于100V） 镍铬合金和铁铬铝合金在真空中只能用于 较低温度和中度真空范围； 钼、钽、钨在真空中加热容易挥发，相应 的使用温度降低 硅碳棒真空中使用温度为1400℃，短时 1600℃，硅钼棒真空中1300℃发生软化； 石墨电极真空中超过2400℃会迅速挥发
按照工作温度分类
低温炉（ ～ 650℃ ） 中温炉（650℃～1000℃） 高温炉（1000℃～）
按照作业性质分类
间歇式真空炉 半连续真空炉 连续真空炉
按照炉子结构与加热方式分类
外热式真空热处理炉 内热式真空热处理炉
一、 外热式真空热处理炉
炉体结构基本与普通箱式炉类似，将盛放工件的密 封炉罐抽成真空状态，并严格密封。 炉罐大多为圆筒形； 水平或垂直方向放置； 整个炉罐置于炉内或部分伸出炉外形成冷 却室； 可采用双重真空设计，外部低真空防止炉 罐变形
尽可能采用圆筒结构，强度和稳定性好，焊缝少； 炉壳设有水冷装置，吸收热量，防止高温变形（水 冷管或冷却夹层） 炉壳上尽量少开孔或不开孔，减少泄漏的机会 炉壳内壁设计温度一般低于150 ℃，保证焊缝的气 密性和强度
6.2.4 冷却系统
真空热处理炉的冷却方式可分为气体冷却 油冷却 气体冷却和油冷却 气体冷却 和水冷却
气体冷却有两种，一种是加热冷却在同一室进行， 另一种是加热式和冷却室分开 气冷介质有氢、氦和氩等，常用的是99.999%以上 的高纯氮气，易被氮化的钛合金用氢冷却 油冷必须采用专门的低蒸汽压真空淬火油； 水冷情况下，冷却室与加热室间用真空阀门分隔。
6.2.5 真空系统
真空系统必须满足三个基本要求
能迅速将真空热处理炉抽至所要求的极限真空度 应能及时地排出被处理工件和炉内结构件连续放出 的气体，以及因真空泄漏而渗入炉内的气体 使用、安装、维修保养简便
第七章 真空热处理炉
真空热处理是随着精密机械制造业、国防等尖端工 业的发展而发展起来的新型热处理方法，特别是 近些年来，对零件性能、精度要求的提高使真空 炉越来越受到人们的重视。除用于难熔金属和活 泼金属的热处理外，逐渐被应用到钢铁材料的淬 火、回火、退火、渗碳、渗氮、渗金属等各领域 金属在高温和真空下容易产生挥发 此处所说真空与物理意义上的真空不同