双室低压真空渗碳炉与单室低压真空渗碳炉性能特点比较
真空渗碳技术国内外发展现状
真空渗碳技术国内外发展现状真空渗碳技术数十年的发展受到了热处理领域的广泛重视，取得了一系列进展。
1 国外研究现状法国ECM公司的分级气淬(Stop GQ)技术，在180～200℃之间等温停留工件自回火，可节省回火工序；低压真空碳氮共渗，加热温度在800～900℃之间，处理后工件表面含碳量和含氮量分别约为0.6%～0.8%和0.15%～0.30%，渗层深度在0.25～0.50mm范围，所用气体为氨气和乙炔。
日本Inata采用乙炔为富化气，在汽车零部件、机械和模具等工件上实现真空高浓度渗碳，其优点主要在于在渗碳层上析出尺寸细小的球状碳化物，进而提高工件综合性能；在温度范围为1000～1050℃下对不锈钢进行真空渗碳，工件表面可获得较高的硬度从而提高其耐磨性，此外真空渗碳还用于先进材料的热处理，比如航空航天材料，要求在300～500℃或者更高温度能保持其力学性能。
波兰的Piotr Kula等通过对厚度为0.45mm的工业纯铁进行低压真空碳氮共渗处理，结果表明在温度高于700℃时添加氨气导致加热室内造成碳的沉积，为达到在高温真空渗碳过程中易于控制奥氏体晶粒长大添加氨气应在550～700℃之间进行。
波兰的Emilia Wolowiec等通过对18CrNi8钢真空渗碳过程中“渗碳/扩散”周期的数量和时间上进行优化发现在不考虑渗碳温度的情况下，两段式（1个渗碳阶段+1个扩散阶段）真空渗碳会导致真空渗碳处理过程时间增长，工艺总时间和渗碳的效率取决于在扩散阶段18CrNi8钢表面获得的瞬时最低碳浓度值。
2 国内研究现状北京南口机车车辆机械厂樊玉福等人通过对27SiMnMoV钢制针阀体在型号为PFV500×600的真空渗碳炉经真空渗碳、气淬、冷处理和回火后进行研究，发现尽管针阀体存在近似盲孔结构但经真空渗碳处理后渗碳层性能良好且变形量较小。
北京航空材料研究院孙枫等人为解决Cr17Ni2不锈钢因存在钝化膜和渗碳温度高等难题，通过研究淬火温度不同和冰冷处理工艺不同对Cr17Ni2不锈钢真空渗碳后心部金相组织和硬度后发现表面硬度≥750HV10，渗层深度在0.5mm时为Cr17Ni2不锈钢理想的显微组织和硬度，其微观组织为弥散且尺寸较小的分布于马氏体中的碳化物和δ铁素体组成。
浅谈低压真空渗碳热处理技术
203中国设备工程 2020.07 （上）中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i ng为了提高航空产品渗碳类零件工艺控制水平，于2010年从法国引进了一台低压真空渗碳炉，采用低压真空脉冲渗碳。
由于低压真空渗碳与我厂以往可控气氛渗碳相异之处较大，为充分发挥其优越性，必须熟悉低压真空渗碳工作原理，编制出合理的工艺程序，才能充分展现该设备的先进性。
本文对脉冲渗碳过程进行了初步探讨，通过多次试验，编制多种不同材料、不同技术要求的渗碳工艺程序。
1 低压真空渗碳1.1 渗碳概述不管是可控气氛渗碳还是低压真空渗碳，不外乎以下三个阶段：（1）渗碳介质的分解；（2）碳原子的浅谈低压真空渗碳热处理技术吴平（长沙中传航空传动有限公司，湖南 长沙 410200）摘要：本文探讨了低压真空渗碳原理及炉气成分，以及低压真空渗碳的优势与不足，影响零件表面碳浓度的相关因素。
结合实际应用情况，确定了几种典型齿轮渗碳工艺程序，为航空产品研制生产作好了技术准备。
关键词：低压真空；脉冲渗碳；饱和含碳量；工艺程序 中图分类号：TG156.9 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2020）07（上）-0203-03吸收；（3）碳原子的扩散。
1.2 真空脉冲渗碳原理（1）原理及过程：低压真空渗碳热处理实际上是在低压真空状态下，通过多个强渗（通人渗碳介质）+扩散（通入保护气体）与一个集中的扩散过程，达到满足图纸要求渗层深度的工艺过程，如图1所示。
其控制方法为“饱和值调整法”，即在强渗期使奥氏体固溶碳并饱和，在扩散期使固溶了的碳向内部扩散达到目标要求值，通过调整渗碳、扩散时间比，达到控制表面碳浓度和渗层深度的目的。
T1：第一步乙炔时间（零件表面碳浓度达到1.18所需要的时间）。
T2：第一步扩散时间（零件表面碳浓度达扩散至0.95所需要的时间）。
长焰煤30%比例比长焰煤10%比例高2.7℃/1.5℃，说明长焰煤30%比例的火焰中心是相对偏上的。
低压真空渗碳工艺的探讨
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
低压真空渗碳工艺的探讨
为解决可控气氛渗碳无法克服的表面内氧化及高温深层渗碳的问题，在发达国家工业领域已开始大量应用低压真空渗碳技术，而国内采用真空渗碳替代常规气氛渗碳也只是一个时间问题。
本文在利用北京易西姆工业炉科技发展有限公司研发的低压真空渗碳设备和技术的基础上，对低压真空渗碳工艺进行了一些初步的探索。
比较低压真空渗碳与可控气氛渗碳，工艺上的不同主要是在渗碳压力、介质、控制和方式等方面。
1、渗碳压力在可控气氛渗碳时，渗碳绝对压力为1002-1003mbar，而真空渗碳时渗碳绝对压力小于或等于30mbar，它不仅表明炉内的真空状态，更重要的是它与渗碳温度、时间和渗碳气体流量一起，直接或间接地影响渗碳层深度和工件表面碳浓度。
研究表明，低压真空渗碳压力主要与渗碳温度、渗碳气体流量和真空泵组的抽速有密切的关系，其中渗碳压力与渗碳温度和渗碳气体流量成正比，与真空泵组的抽速成反比。
而在选择渗碳气体流量时则主要考虑装炉量，因为渗碳气体流量与渗碳工件总的表面积成正比。
通常渗碳压力提高意味着渗碳气体流量加大，供碳能力加强。
而渗碳压力降低，虽然会降低供碳能力，但却使炉内真空度提高，工件表面压强降低，金属工件晶体结构的空隙加大，致使工件对活性碳原子的吸附能力提高。
因此，在进行低压真空渗碳时应选择合适的渗碳压力。
经验表明，该压力应控制在3-25mbar 范围内。
2、渗碳介质在可控气氛渗碳中，渗碳介质为甲醇+氮气+富化气+空气或。
真空炉特点及真空炉优点
节约占地面积 50-70%。(4)在锅炉本体内进行热 交换，整机效率高达 91%以上，启动后 2-3 分钟 内可提供 70-80℃热水，大大缩短了预热期和减
小能源浪费。(5)全自动控制，可实行智能化、
无人操作或远程网络控制。(6)内置不锈钢材质
换热器，对水质无任何污染。(7)比照间接式（锅 炉+外置换热器+循环水泵+材料+安装费用）供热 形式，安装费用节省 30-40%以上。(8)效率高、
1．仪器外壳必须有效接地，以保证使用安全。
2．仪器应放通风良好室内，在其周围不可放置
易燃易爆物品。3．本仪器无防爆装置，不得放 入易燃易爆物品。4、仪器使用完要切断电源 5、 严禁物体撞击机器
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锅炉，并获发明专利，1982 年,韩国富士特锅炉
株式会社将真空热水锅炉推向市场,成为真空锅
的准备军马干粮，只有这时候是最忙，忙的时候是最
炉最早商业运用的品牌：其后，此技术很快风靡 欧美国家，成为暖房文化划时代的新产品。上世 纪 80 年代末开始,富士特锅炉株式会社正式大规
模生产真空热水锅炉，产品不仅在韩国国内得到
所谓真空热处理即真空技术与热处理两个 专业相结合的综合技术，是指热处理工艺的全部 和部分在真空状态下进行的。我国将真空划分为
低、中、高和超高真空。目前大多数真空热处理
炉的真空度在 1.33~1.33×10ˉ3Pa。真空炉优点
真空热水工业锅炉源于 1972 年苏黎世理工大学 发明的真空锅炉的基本原理。于 1974 年由日本 的田熊理工研究所据此原理开发出了真空热水
普及，还远销包括俄国、中国在内的东南亚、美
洲、欧洲等 40 多个国家和地区。真空锅炉的优 点：(1)真空负压运行，真正不会的锅炉，安全 性极佳。(2)锅炉受力钢板高温区、高压区的成
渗碳炉专题介绍
渗碳炉专题介绍(全面系统的了解渗碳炉)一.渗碳炉炉型简介：渗碳炉是节能型周期作业式工业炉，由炉壳、炉衬、炉盖升降机构、真空密封风机、马弗罐及加热元件等组成。
炉壳由钢板及型钢焊接制成圆形，炉衬是由高强度超轻质微珠真空球节能耐火砖、硅酸铝超长纤维、膨胀保温粒料等砌筑而成的节能型炉衬结构。
真空密封风机高压循环搅拌使马弗罐中的气氛均匀，在炉盖上装备有三头不锈钢滴注器，向炉内滴注甲醉、煤油或其它有机液体，各种液体均可调节。
另也可配套碳控仪及自动控制系统，实现渗碳炉温度、时间、碳势气氛的实时自动控制。
二.渗碳炉的用途：渗碳炉主要供各种钢制机械零件、曲釉、齿轮、模具等金属零件进行气体渗碳热处理之用。
三.渗碳炉的工作方式：渗碳炉为井式炉外形，一般安装在基础坑内，使用行车吊装卸工件。
渗碳炉的炉盖关闭后，另有压紧螺栓保证渗碳炉真空密封性。
先抽真空后加热至渗碳工艺温度，使用三头不锈钢滴注器或可自动控制的碳控仪进行渗碳热处理。
四.渗碳炉的分类方式：渗碳炉由不同的工艺要求，相应结构也有一定差异，可以分为气体渗碳炉、碳氮共渗炉。
五.各系列渗碳炉简介离子渗碳炉：离子渗碳炉是在真空容器中，利用辉光放电使渗碳气体电离，所产生的碳离子在电场作用下轰击炉料表面进行渗碳的热处理炉。
汉口电炉公司研制的离子渗碳炉技术先进，获得用户广泛应用和好评。
井式气体渗碳炉：RQ3系列井式气体渗碳炉是高精度超节能型渗碳炉，主要供钢制零件气体渗碳，采用超节能炉衬和国际先进的真空密封风机，使炉压提高，无任何漏气，炉温均匀、升温快、保温好，碳势气氛均匀，工件渗碳速度加快，渗层均匀，本系列井式气体渗碳炉大大提高了生产效率和渗碳质量。
井式气体碳氮共渗炉：井式气体碳氮共渗炉由炉壳、炉衬、炉盖升降机构、真空密封风机、马弗罐及加热元件等组成。
配置专用不锈钢滴注器作为碳氮共渗用接口。
大型真空渗碳炉：大型真空渗碳炉是高精度超节能型渗碳炉，主要为大型工件、大批量机械零件真空渗碳，采用超节能炉衬和国际先进的真空密封风机，炉压高，无漏气，高度节能节电，渗碳气氛均匀，渗碳速度快，渗层均匀，本系列大型真空渗碳炉为大批量生产提高了效率和质量。
真空渗碳炉的性能介绍
真空渗碳炉的性能介绍
真空渗碳炉具有低压渗碳、油淬和加压气冷等多种功能，该设备可以对航天航空工业及其它机械工业所使用各类零部件进行相关的热处理，诸如：18CrNi8、12Cr2Ni4A、12Cr2Ni3A等高合金渗碳钢的渗碳及渗碳后的淬火，结构渗碳钢的渗碳及渗碳后的淬火、工模具钢、精密轴承、油泵油嘴机械件、精密机器零件等各种结构钢的油淬等。
大幅提升模具的机械性能和使用寿命。
真空渗碳炉的工作原理：将工件装入真空炉中,抽真空并加热,使炉内净化，达到渗碳温度后通入碳氢化合物（如丙烷）进行渗碳，经过一定时间后切断渗碳剂，再抽真空进行扩散。
这种方法可实现高温渗碳（1040℃),缩短渗碳时间。
渗层中不出现内氧化，也不存在渗碳层表面的含碳量低于次层的问题，并可通过脉冲方式真空渗碳，使盲孔和小孔获得均匀渗碳层。
低压真空渗碳法及其优点：低压真空渗碳是在低压真空状态下，通过多次强渗+扩散过程，以达到零件渗层深度要求的工艺过程，其控制方法为“饱和值调整法”。
即在强渗期使奥氏体固溶碳饱和，在扩散期固溶的碳向内部扩散到目标的要求值，通过调整渗碳、扩散时间比，达到控制表面碳浓度和渗碳层深度的目的。
优点：1.无内氧化，能显著提高零件表面疲劳性能。
2.处理后畸变小。
3.计算机控制，渗碳精度高。
4.处理后产品表面呈光亮状，可不经清洗、喷丸工序。
真空渗碳炉的结构特点：加热元件沿加热室圆周均匀布置，温度均匀性高；加热室和冷却室分开，生产效率高、使用成本低；冷却均
匀性好，工件变形小；渗碳气体喷嘴沿加热室圆周均匀布置，渗碳层厚度均匀。
浅析低温余热发电工程单压和双压系统的特点及应用
浅析低温余热发电工程单压和双压系统的特点及应用摘要：低温余热发电技术的出现对于节能减排以及我国可持续发展战略具有非常重要的意义，文章首先介绍单压与双压低温余热发电系统的特点，随后综合探讨两种的使用条件和各自的优势。
关键词：低温余热发电；单压系统；双压系统随着全世界能源消耗数量的上升，能源短缺现象对当今社会发展起到严重的阻碍作用，发展出更为高级的能量系统，提高能源的使用效率成为当前的热点问题。
在我国的工业生产领域存在严重的能源浪费现象，据统计，有至少一半以上的热量通过各种形式直接被排放到大气环境中，在造成浪费的同时产生污染。
因此，低温余热发电技术具有非常广阔的前景，其应用对于我国的可持续发展战略实施起到推波助澜的作用。
1、低温余热发电技术概述余热指的是在能源燃烧过程中散发出来的热量在完成必要的生产工序之后所残留的热量，余热发电技术将这些剩余的热量转化成为电能，具有很强的节能环保作用。
在大多数的制造行业中存在非常多的低品位余热，综合利用这些能量将产生巨大额经济与社会效益。
由于余热发电并不是常规的火力发电厂，基于制造企业的工艺与设备条件，余热发电具有以下特点：以热定电，随着生产工艺以及设备的不同产生的余热量也不一样，所以需要基于余热量决定发电的量；热源中的含尘量非常高，容易造成粘结合堵塞，需要除尘处理；热源具有腐蚀性可能造成设备损坏；安装场地受到限制，需要进行统筹规划。
2、低温余热发电工程单压与双压系统的比较2.1基本性能比较单压系统是使用单压纯冷凝锅炉实现发电的系统，其组成相对简单，通常单压系统的余热锅炉排烟温度在170℃；双压系统则是采用的则是双压余热锅炉以及单级补汽汽轮机，基于能量的梯级利用原理实现发电。
表1 单压与双压系统的对比2.2计算模型比较单压系统中，换热器模型的模拟为：产生余热烟气、经过锅炉过热器、蒸发器、经过省煤器；汽水系统的流程为凝结水泵、经过省煤器、然后是铜鼓蒸发器、过热器、最后达到汽轮机的入口。
低压真空渗碳炉与传统渗碳炉的主要优势和特点比较
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
低压真空渗碳炉与传统渗碳炉的主要优势和特点比较
为了更全面掌握和了解，对有关低压真空渗碳炉与传统渗碳炉的主要优势和特点进行了比较，见下表。
真空渗碳与传统渗碳比较
常规渗碳工艺温度受到炉子性能的影响，最高使用温度被限制在950℃以内，然而真空渗碳炉技术的改善可以将最高使用温度提高到1050℃。
由于渗碳时碳的扩散系数随着温度的提高而加快，渗碳速度可以大幅度提升，使获得同样渗碳深度的时间大大缩短，有利于提高生产效率和降低生产成本。
低压真空渗碳使用温度的提高为提高生产效率提供了先决条件。
为此，在不影响零件力学性能的条件下，采用较高的渗碳温度可明显提高渗碳速度。
常规和真空渗碳的典型工艺的比较见下表。
常规和真空渗碳的典型工艺的比较
采用A
同温度常规渗碳和真空渗碳达到同样有效硬化层深度试验比较
可以看出，为了达到同样的渗碳硬化深度，不仅真空渗碳较常规渗碳节
约74min(生产周期仅为常规82%)，而且齿轮经过真空渗碳气淬硬化后表面仍可保持金属本色，没有内氧化发生，变形大幅度减小，为渗碳后期的磨削加工节省了难度和时间，质量水平和使用可靠性成倍提高(据了解，目前汽车行业的高端齿轮箱用齿轮，要求必须采用低压真空渗碳技术生产)。
有人对大于要求渗碳深度1.60mm 的重载货车齿轮进行渗碳时间对比，采用低压真空渗碳总渗碳时间仅为385min，而采用连续可控渗碳炉渗碳总时间需要12h，前者生产周期仅为后者的50%。
这说明在提高渗碳质量的前提下，实际生产周期缩短是非常明显。
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室炉在进行气淬时，冷却气体带走的热量不仅仅是工件的热量，在冷却工件的 同时，还要带走加热元件，隔热层，，等带有的热量，因此，他的气淬效率也 相对于双室炉低很多，经过测算，单室炉 10bar 的冷却能力，基本上与双室炉 6bar 的冷却能力相当。一般认为，对于 20bar 的氮气淬火，其淬火能力略逊于 静止的油淬，因此单室气淬炉的淬火能力之低，是可以想见的。 4， 更长的使用寿命和更低的保养成本： 由于单室炉，每次上下料都要开外炉门，使热区接触大气，因此在排气过程中， 难免会有部分氧化现象出现。使热区组件寿命降低。另外对于真空泵组来说， 频繁的从大气状态抽空到真空，并反复进行，也是不利于真空泵的使用寿命的。
2，
本。而对于双室炉，热区一直保持在真空和高温状态，在冷工件进入热室时， 炉温基本上降到 750 摄氏度，在此温度下进行真空加热，热量的传递，主要靠 辐射传热，因此，双室炉不需要安装低温对流加热装置即可达到快速加热。， 基于上述原因，双室真空炉相对单室真空炉有更快的加热速率和更高的生产效 率。
3， 更高的淬火效率： 由于单室炉设计的原因，其加热渗碳和淬火都在一个室内进行，在淬火时，高 压气体在冷却风扇的带动下高速流动，此时的高压气体冲击力很强，由于单室 炉的隔热层和加热元件为石墨构成，对高压气体的冲击承受能力有限，因此， 一般情况下，单室气淬炉的淬火压力仅为 10bar 左右，过高，会大大降低热区 构件的使用寿命。而对于双室炉，其加热室为在真空下连续加热，而淬火室内 结构基本由钢构成，不存在高压气体的冲击问题，因此，一般双室真空炉淬火 压力可达 20bar，这意味着，双室炉对于不同材料有更宽的适用范围。另外，单
ECM ICBP 966TG 双室渗碳炉技术特 公司的双室低压渗碳炉，与相应其他厂家的双室炉型比较，最明显的技术 优势是其可扩展性。 ECM 方案中提供的 ICBP966TG 在气淬室和加热渗碳室 中间有一个转移通道室（见图），该转移室在客户产能需要扩大时，可以将中 间转移室横向加长成通道罐，每一段通道罐，带有 2 个标准接口，可以连接 2 个新的加热渗碳室，如有需要，还可以加装一个淬火油槽（由于气淬的淬火能 力的局限性，如加装淬火油槽，该设备将可对任何牌号材料进行渗碳淬火处理， 增加该设备的通用性。）这就是 ECM 专利的模块化设计优势。这样，在今后的 生产中， 该设备将显示出更高的生产灵活性---- 对产能扩大的要求和对不同材料 淬火工艺的选择。并且，由于该设备在扩展时，其真空系统，控制系统，淬火 系统等都可以与之前的加热室公用，避免了重复采购，其单位生产能力的扩展 成本将大大低于购置新设备的成本。 另外，由于双室炉普遍采用横向滑动门，而单室渗碳炉一般炉门采用拉开式设 计，因此，采用双室炉设计，将便于设备的自动化联线，ECM 的 ICBP 设备的 控制系统可以与附属设备通讯，并控制其工作，这样，只要在附属设备和 ICBP 炉门前安装自动外部上料机构，就可以实现渗碳，回火，清洗等工艺的连续自 动生产，如 ECM 公司在上海汽车齿轮厂项目。 因此，模块化设计的 ICBP 设备，具有空前的灵活性，满足客户的不同需要。 生产的高效率： 由于 ECM 低压渗碳技术，及乙炔渗碳技术的采用，ICBP 设备具有很高的生产 效率,特别是和传统的单室低压渗碳炉比较，这表现在： 1， 节省加热时间： ECM 的 ICBP 设备，由于其双室设计，加热室由隔热气密门与传送室分隔，故 加热室始终处在热态（900 摄氏度左右的等待状态），因此冷工件进入热室时的 升温速率相应比较高，而传统的单室渗碳气淬炉需要从室温开始加热，因此双 室炉节省了加热时间，提高生产效率。 2 ， 节省抽空时间： 单室渗碳气淬炉，由于其结构特点决定，在每次进料和出料时必须打开炉门， 使整个热区暴露在大气中。由于热区中的部件多数为石墨材料，具有很高的吸 气率（石墨的吸附特性），所以每次上料之后，在加热和抽空过程中，工作真 空度的建立需要相对长的时间（ 在抽空的过程中，吸附在石墨材料上的气体会 随着真空度和温度的提高缓慢排出，在真空上技术上，叫做“真空排气”）。 另外，由于在低温状态下（低于 600 摄氏度）进行真空加热，其热传导主要靠 对流传递，因此单室真空炉，必须装有低温对流加热风扇并向炉内充氮气 （2bar），以提高低温段的加热速度。这样既使结构复杂化，也增加了生产成