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真空爐的壓力是多少？
2024-08-16
真空固溶處理要求較高的真空度(1.33×10 -2 ~1.33×10 -3 Pa);為防止合金元素蒸發(fā)，應(yīng)采用真空分壓處理，即先將加熱室內(nèi)的真空抽至1.33×10 -2 ~1.33×10 -3 Pa，然后再回充高純中性或惰性氣體，維持充氣壓力在133~13.3Pa或更高。高純中性或惰性氣體必須經(jīng)常向加熱室內(nèi)回充。一是氣體能充分起保護(hù)作用，并提高壓力，減少金屬元素蒸發(fā)。二是可增加氣體的對流傳熱效果，更有利于零件均勻加熱。真空時(shí)效可采用較高的真空度(1.33×10 -2 ~1.33×10 -3 Pa)。由于時(shí)效時(shí)間較長，真空爐的升壓速率最好小于或等于0.67Pa/h，否則難以保證零件的表面亮度。
采用分壓加熱進(jìn)行真空熱處理時(shí)，回氣應(yīng)為高純度中性或惰性氣體，如氫氣、氦氣、氮?dú)狻鍤獾瘸Ｓ脷怏w。四種氣體的冷卻速度由快到慢依次為氫氣、氦氣、氮?dú)狻鍤?。若空氣的冷卻速度為1.則氫氣、氦氣、氮?dú)狻鍤馀c空氣的冷卻速度之比分別為7、6、0.99、0.7.
氫氣在任何壓力下都有最大的熱導(dǎo)率和最大的冷卻速度，可用于以石墨為加熱和絕緣元件的真空爐。但對于含碳量較高的鋼種，在冷卻的高溫階段(1050℃以上)可能會(huì)發(fā)生輕微脫碳;用于高強(qiáng)度鋼時(shí)，有發(fā)生氫脆的危險(xiǎn)。以氫氣為冷卻介質(zhì)的供氣系統(tǒng)應(yīng)密閉可靠，冷卻操作完成后，應(yīng)及時(shí)放掉氫氣，并充入氮?dú)?，方可打開爐門，否則有爆炸的危險(xiǎn)。
氦氣價(jià)格最高，由于其在低壓下也具有一定的制冷能力，所以一般在充氣壓力1×10 -4 Pa以下使用。
氮?dú)馐亲畛Ｓ玫臍怏w，也是最廉價(jià)的氣體，在略低于大氣壓的壓力下進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)冷卻時(shí)，冷卻強(qiáng)度值可提高20倍左右。在200~1200℃范圍內(nèi)，氮?dú)鈱σ话沅摮手行?，對鈦合金、不銹鋼、高溫合金等有一定活性，若在氮?dú)夥謮合逻M(jìn)行真空加熱冷卻，會(huì)在零件表面生成Cr2N，導(dǎo)致表面性能惡化，即抗拉強(qiáng)度增加，面積收縮率下降，耐腐蝕性能也會(huì)受到一定影響。所以不宜使用氮?dú)狻?/span>
氬氣比氦氣更常見且便宜，但比氮?dú)赓F，在不宜用氮?dú)獾膱龊?，如不銹鋼、高溫合金、鈦合金的真空加熱、冷卻，氬氣效果更佳。
因此，真空熱處理過程中，必須向加熱室內(nèi)重新充入高純度的中性或惰性氣體，以增加加熱室內(nèi)的真空工作壓力，減少金屬元素的蒸發(fā)，避免造成零件表面合金元素的耗竭，影響熱處理后零件的耐蝕性能。必須適當(dāng)選擇加熱性能、分壓及分壓時(shí)間，以減少蒸發(fā)，獲得光亮的表面。
真空爐的壓力會(huì)因工藝階段和操作的具體要求而有很大差異。在加熱階段，對于粉末氣動(dòng) (PP) 等工藝，壓力通?？刂圃?500 微米左右，對于高真空工藝，壓力通?？刂圃?10^-4 Torr 以下。這種控制至關(guān)重要，因?yàn)閴毫?huì)隨著溫度升高和污染物揮發(fā)而增加。如果壓力偏離設(shè)定點(diǎn)，則溫度程序會(huì)暫停，直到壓力得到糾正。
在冷卻階段，高溫浸泡后，使用增加的惰性氣體流量和冷卻水循環(huán)來冷卻爐子。此冷卻過程會(huì)降低爐壓，然后需要將爐壓控制在 0.85 Barr 至 10 Barr 之間，具體取決于具體的工藝類型。冷卻過程中的壓力控制對于保持所處理材料的完整性和質(zhì)量至關(guān)重要。
真空爐在減壓條件下運(yùn)行，這是通過使用高速擴(kuò)散泵和旋片泵等泵的組合實(shí)現(xiàn)的。室溫下熱區(qū)中的底壓可低至 1 x 10^-6 Torr。這種低壓環(huán)境對于需要最低限度氧化或脫碳的工藝(例如處理高品質(zhì)金屬和合金)至關(guān)重要。
總之，真空爐內(nèi)的壓力受到嚴(yán)格控制，加熱階段的壓力非常低，而冷卻階段的壓力則稍高一些，所有這些都是為了確保特定材料和工藝的最佳條件而定制的。
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