?真空熱處理作為一種綠色環(huán)保技術(shù)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，特別是高壓氣淬爐的廣泛應用，使得工模具的真空熱處理具有很多優(yōu)勢：無(wú)污染；一次裝爐量大；節能；少無(wú)氧化脫碳；控溫精度高；自動(dòng)控制程度高，操作過(guò)程受人為因素影響小等，在我廠(chǎng)的工模具熱處理中得到了成功應用。但同時(shí)在生產(chǎn)中也遇到了許多問(wèn)題，這些問(wèn)題牽扯的面較廣，通過(guò)一一分析，制定了解決的措施，取得了一定的經(jīng)驗，下面就真空熱處理在工模具中的應用及常見(jiàn)問(wèn)題分析和解決對策，做出回顧總結。??

一、小刀具的真空淬火??

直徑6mm以下的小刀具由于變形、容易掉落鹽浴中等問(wèn)題無(wú)法直接在鹽浴中加熱淬火，需制作專(zhuān)用工裝，裝套筒隔鹽加熱。雖然對套筒進(jìn)行預抽真空，但受預抽真空的程度、套筒本身的氧化狀態(tài)、鹽爐溫度波動(dòng)大等影響所淬刀具還是會(huì )產(chǎn)生氧化脫碳、硬度穩定性差等問(wèn)題。采用自動(dòng)控制的真空爐加熱淬火，很好的解決了這些問(wèn)題，質(zhì)量穩定性大大提高，而且一次裝爐量大，省時(shí)省力。但在真空淬火時(shí)又遇到其他一些問(wèn)題：??

1.淬火后刀具相互粘連問(wèn)題??

對于細長(cháng)桿狀的小刀具，為防止加熱變形，裝爐要求自然垂直豎立。生產(chǎn)上采用裝入套筒的方法，即將幾十件刀具理順插入一個(gè)套筒中立直。為防止刀具歪斜，必須使套筒內的刀具緊密靠攏。在這種情況下真空淬火后時(shí)常出現刀具粘連的現象，嚴重時(shí)粘成一團很難磕開(kāi)。造成粘連的原因是由于鉻等合金元素在真空狀態(tài)下蒸發(fā)，蒸發(fā)出來(lái)的氣體狀金屬粘附在刀具表面造成相互粘連，不僅污染表面影響光度，還會(huì )造成工件表面硬度低、軟點(diǎn)等問(wèn)題。??

為減小或防止粘連必須注意，加熱到850℃以上時(shí)及時(shí)回充氮氣分壓，通過(guò)降低真空度防止這類(lèi)現象的產(chǎn)生。對這種密集排列的情況而言，回充氮氣的分壓應保持在800～1000Pa才能使淬火的刀具光亮無(wú)粘連。??

2.真空淬火的刀具不耐回火，硬度低??

國產(chǎn)真空爐，6bar壓力淬火的普通高速鋼刀具，560℃回火后沒(méi)有二次硬化現象，有時(shí)甚至存在硬度下降的趨勢，反映出的結果是不耐回火。為防止回火時(shí)硬度下降，我們選用下限溫度540～550℃回火。??

高速鋼刀具在熱處理過(guò)程中冷卻速度是一個(gè)極為重要的因素，理想的冷卻速度是“快”到可以使其在奧氏體化溫度達到的平衡狀態(tài)能“凍結”下來(lái)，這種狀態(tài)的鋼進(jìn)行適當的回火將具有最佳的韌性和硬度。但在實(shí)際淬火時(shí)，存在著(zhù)使溶于奧氏體中的碳化物重新析出的傾向，特別是在1000～800℃范圍其析出速度達到峰值。這種過(guò)共析碳化物的析出使基體中的碳和合金元素貧乏，從而降低鋼在回火時(shí)產(chǎn)生二次硬化的勢能，還會(huì )降低鋼的硬度和韌性。法國愛(ài)和高速鋼公司對1000～800℃之間的不同冷卻速率對最終硬度的影響進(jìn)行了試驗研究，認為要避免硬度的損失，必須以至少7℃/s的速度冷卻，這時(shí)淬火的壓力應達到10bar，而且爐內氣體的吹向、循環(huán)及冷卻方式等也要設置合理。??

真空爐中的加熱主要依靠輻射傳熱的方式進(jìn)行，對流傳熱作用很少，因此靠近加熱元件的刀具比“背陰”（不直接面向輻射體的一方）處要快，相應的在淬火加熱溫度下的保溫時(shí)間也就不同，碳化物的溶解程度不同，致使紅硬性上有差別。另外360°方向吹氣冷卻的真空爐，氣流吹向負載的周邊，四周比心部的冷卻要快，進(jìn)一步加劇了紅硬性的差別。要想解決這種差異，一方面適當延長(cháng)淬火保溫時(shí)間，保證爐內各部位的刀具都燒透，另一方面真空爐本身的冷卻方式、冷卻速度也有影響，如冷卻風(fēng)機的啟動(dòng)方式、爐內氣體的流向等。目前，真空爐氣體的冷卻方式除360°圓周冷卻方式外還有上下方形冷卻方式，上下方形冷卻時(shí)氣流穿過(guò)負載，有利于多層放置的小工件。所以，應根據工件的特點(diǎn)選用相應的爐型。??

二、真空淬火的變形問(wèn)題??

大家普遍認為淬火變形小是真空淬火的優(yōu)勢之一，但在實(shí)際生產(chǎn)中并非完全如此，對于細長(cháng)桿件和薄的圓片狀刀具，圓周360°冷卻的真空爐淬火的變形量遠遠大于鹽浴淬火。真空爐中淬火時(shí)氣體流向對工件的淬火變形有著(zhù)至關(guān)重要的意義。圓周冷卻方式冷卻時(shí)氣體流向工件四周，易導致工件變形，而上下方形冷卻方式氣體能均勻流經(jīng)豎直放置的工件，變形要小。??

為避免工件淬火變形，裝爐方式也很重要，原則上氣體應均勻流經(jīng)工件，工件不能因自身重量或相互擠壓而變形。??

三、真空淬火脫碳問(wèn)題??

在真空加熱時(shí)，由于氧分子稀薄，氧的分解壓很低，氧化作用被抑制，通常情況下不會(huì )在加熱過(guò)程中發(fā)生氧化、脫碳以及其它化學(xué)腐蝕。但是，對于已存在脫碳層的工件，在真空狀態(tài)加熱時(shí)表面脫碳層有加深、加劇的情況發(fā)生。為什么在真空狀態(tài)脫碳層會(huì )加重，既然與氧的反應被抑制，那么可能是與碳原子在金屬內的擴散有關(guān)。加熱時(shí)在脫碳與未脫碳的交界區碳原子會(huì )向低碳區發(fā)生擴散，真空加熱的時(shí)間又長(cháng)，致使脫碳層加深。因此，千萬(wàn)不要認為真空不氧化就把表面略有脫碳的工件放入真空爐加熱，這有可能使得脫碳更嚴重，影響成活硬度。??

四、真空爐爐體材質(zhì)對產(chǎn)品質(zhì)量的影響??

由于高速鋼是高溫淬火，爐體保溫材質(zhì)的性能除了對設備使用壽命、降低生產(chǎn)成本有著(zhù)很大的影響外，對熱處理的效果及產(chǎn)品質(zhì)量也有很大的影響。??

我們在2012年對真空爐進(jìn)行了大修，更換了爐膽、加熱元件等部件，由于忽視了爐膽碳素纖維的質(zhì)量，維修后按正常工藝淬火回火的刀具硬度居高不下，逐步反復提溫回火至600℃才將其硬度降至63～66HRC，但該批刀具發(fā)往用戶(hù)后，用戶(hù)復檢時(shí)發(fā)現硬度只有58～60HRC。再次分析前后硬度差異的原因，這才恍然大悟原來(lái)淬火回火后的高硬度僅限于表面層，熱處理后機加工把表面的高硬度層磨掉了，刀具內部真實(shí)的硬度并不高。至于表面高硬度是由于新?tīng)t膽碳纖維中的碳揮發(fā)，在高溫加熱過(guò)程中碳原子滲入刀具表面，造成了硬度高的假象。由于忽視了設備的影響，采取了錯誤的工藝措施，導致了廢品。??

此外，爐內揮發(fā)的碳纖維還會(huì )污染加熱元件，嚴重時(shí)使加熱元件放電打火，一旦打火的火弧沖擊到工件上，就會(huì )造成工件表面局部燒傷，影響質(zhì)量。我們的Cr12MoV模具板件當時(shí)有過(guò)燒傷三次的教訓。這種碳纖維的污染一直經(jīng)歷了半年的揮發(fā)、抽氣才慢慢消去。因此，在確定爐襯時(shí)應注意選用密度高、質(zhì)量好或者經(jīng)過(guò)一些表面處理工藝進(jìn)行保護的碳素纖維材料。??

真空熱處理是清潔、節能、先進(jìn)的熱處理技術(shù)，但在實(shí)際應用中還需要注意一些問(wèn)題，只有不斷掌握規律，采取措施，揚長(cháng)避短，才能充分發(fā)揮其特有的優(yōu)勢。??

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