航空熱處理主要特點(diǎn)與航空熱處理爐選型技術(shù)要求（中）

中航工業(yè)北京航空材料研究院 (北京 100095) 佟小軍

4.主要的技術(shù)指標(biāo)要求

（1）各類爐型通用的主要技術(shù)指標(biāo) 航空企業(yè)用戶在選購熱處理設(shè)備時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用要求和標(biāo)準(zhǔn)（航空熱處理質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)、材料或制件熱處理工藝標(biāo)準(zhǔn)）對(duì)設(shè)備提出盡量全面、詳細(xì)和清晰的技術(shù)指標(biāo)要求，以及功能要求和特性要求。避免有些應(yīng)該提的技術(shù)指標(biāo)沒有提到或提得不夠詳細(xì)、合理，還應(yīng)避免某些指標(biāo)提得過于苛刻，徒增設(shè)備成本而無必要。對(duì)于各類爐型，除了上述的溫度及結(jié)構(gòu)的技術(shù)要求外，以下幾方面的技術(shù)指標(biāo)是應(yīng)明確提出的。

①設(shè)備的最高溫度和最高使用溫度。應(yīng)根據(jù)爐子主要處理的對(duì)象材料對(duì)設(shè)備的最高使用溫度提出要求，設(shè)備應(yīng)能保證在該溫度下經(jīng)常性地、穩(wěn)定地工作。最高溫度則指設(shè)備允許升溫的最高溫度，但不能在此溫度下長(zhǎng)期或經(jīng)常性工作，否則會(huì)減少設(shè)備使用壽命，一般最高溫度應(yīng)高于設(shè)備最高使用溫度100～200℃（視實(shí)際最高使用溫度而定）。這兩個(gè)指標(biāo)不應(yīng)混淆并應(yīng)同時(shí)提出。

②有效加熱區(qū)尺寸。有效加熱區(qū)是指加熱室爐膛內(nèi)經(jīng)溫度檢測(cè)確定的滿足熱處理工藝和溫度均勻性要求的允許裝料空間。應(yīng)根據(jù)需處理的制件尺寸和生產(chǎn)量確定并提出設(shè)備的有效加熱區(qū)尺寸要求。通常設(shè)備廠家都有標(biāo)準(zhǔn)系列的有效加熱區(qū)規(guī)格供用戶選擇，除非特別必要，應(yīng)盡量在標(biāo)準(zhǔn)系列規(guī)格內(nèi)選擇，以降低設(shè)備成本。

③有效加熱區(qū)溫度均勻性。應(yīng)根據(jù)處理的主要材料牌號(hào)確定并對(duì)設(shè)備提出具體的有效加熱區(qū)溫度均勻性要求。原則上：

a）對(duì)用于所有金屬材料的回火（時(shí)效）爐一般應(yīng)要求溫度均勻性為±5℃；所處理的材料制件工藝有特殊要求時(shí)，則應(yīng)要求溫度均勻性為±3℃。

b）對(duì)于淬火（固溶）爐一般要求溫度均勻性為±10℃；所處理的材料制件工藝有特殊要求時(shí)（如某些高溫合金葉片），可要求溫度均勻性為±5℃。凡要求溫度偏差為±8℃的材料可全部歸于±5℃（要求溫度偏差為±8℃的主要是一些沉淀硬化不銹鋼材料，熱處理溫度并不高）。對(duì)于真空淬火（固溶）爐，則溫度均勻性一般為±5℃。

c）對(duì)于化學(xué)熱處理爐一般應(yīng)要求溫度均勻性為±5℃。這主要是考慮保證滲層均勻性的因素，因?yàn)闇囟仁菨B速的最大驅(qū)動(dòng)力，如果爐膛溫度偏差值較大，則將明顯影響滲層的深度與組織的均勻性。

d）僅用于毛坯軟化退火（改善加工性能）的熱處理爐可以放寬到±15℃或更寬。

需說明的是，隨著熱處理爐設(shè)備設(shè)計(jì)與制造水平的提高和爐用加熱、保溫和耐火材料的技術(shù)進(jìn)步，以及控制技術(shù)的進(jìn)展，帶有強(qiáng)制氣氛循環(huán)功能的回火爐設(shè)備做到溫度均勻性±3℃已經(jīng)非常容易；同時(shí)，對(duì)于淬火和固溶爐，高水平的設(shè)備不使用循環(huán)風(fēng)扇也可以較容易地做到在工作溫度范圍內(nèi)滿足溫度均勻性±5℃。

當(dāng)需要的設(shè)備溫度均勻性確定后，技術(shù)指標(biāo)要求也可以直接引用航標(biāo)規(guī)定。如：要求“有效加熱區(qū)溫度均勻性和系統(tǒng)準(zhǔn)確度應(yīng)符合HB 5354和HB 5425Ⅰ（Ⅱ/Ⅲ/Ⅳ）類爐規(guī)定”。應(yīng)注意的是，在提出熱處理爐類別或溫度均勻性要求后，還應(yīng)根據(jù)所處理材料的工藝要求明確提出滿足溫度均勻性要求的工作溫度范圍，例如：對(duì)于最高使用溫度為1250℃的爐子，一般用于高溫材料的固溶或淬火處理，可以要求在700～1250℃滿足規(guī)定的溫度均勻性；對(duì)于最高使用溫度為650℃的回火爐（或鋁合金固溶、時(shí)效爐），則應(yīng)要求在150～650℃滿足規(guī)定的溫度均勻性。應(yīng)避免在很寬的溫度范圍要求爐子滿足較嚴(yán)格的溫度均勻性（除非特別必要）；例如，要求設(shè)備在300～1000℃或400～1250℃滿足溫度均勻性±5℃，則這個(gè)指標(biāo)顯得過于嚴(yán)格且沒有必要，因?yàn)?，除了鋁合金爐外，通常淬火（固溶）爐和回火（時(shí)效）爐是分開的爐子，一般不會(huì)使用同一臺(tái)爐子既淬火又回火，而最高使用溫度高達(dá)1000～1250℃的爐子顯然是用于淬火（固溶）熱處理的爐子，低溫區(qū)并不是材料制件熱處理工藝溫度范圍，因而在基本不使用的低溫區(qū)提出±5℃要求是不必要的。因?yàn)榈蜏叵碌臒彷椛淠芰Φ?，若沒有強(qiáng)制氣體循環(huán)很難達(dá)到高的溫度均勻性要求，而增加風(fēng)扇循環(huán)系統(tǒng)則不但增加成本，而且在1000℃或1250℃的高溫區(qū)對(duì)風(fēng)扇系統(tǒng)的可靠性和使用壽命將造成非常不利的影響。對(duì)于這類用途的爐子，若工藝要求應(yīng)滿足均勻性±5℃，則通常要求在500～1000℃或700～1250℃滿足就足夠了（工藝有特別要求的除外），否則不但會(huì)無謂地提高設(shè)備成本，驗(yàn)收時(shí)可能也會(huì)遇到困難。另外，還應(yīng)明確規(guī)定溫度均勻性測(cè)試所遵循的標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)量熱電偶數(shù)。以最高使用溫度1250℃的爐子為例，此項(xiàng)指標(biāo)完整的規(guī)定通常應(yīng)為：有效加熱區(qū)溫度均勻性±5℃（700～1250℃，按HB 5425規(guī)定并采用9支熱電偶測(cè)溫）。

④升溫速率。升溫速率一般以空爐下由室溫全功率升溫至常用工作溫度的時(shí)間要求為指標(biāo)，它體現(xiàn)了爐子的升溫特性，這在前面已經(jīng)提到。但應(yīng)注意，真空爐與空氣爐和氣氛爐不同，由于真空爐蓄熱很少，因而由熱電偶數(shù)據(jù)所反映出的升溫速率很快，空氣爐和氣氛爐是不可能達(dá)到與真空爐一樣的升溫速率的。

升溫速率關(guān)系到制件入爐后的溫度恢復(fù)時(shí)間以及生產(chǎn)效率等，應(yīng)根據(jù)制件熱處理工藝要求提出合適的爐子最高升溫速率要求。

⑤表面溫升。表面溫升指設(shè)備在最高使用溫度下爐殼表面溫度相對(duì)于室溫的升高值。實(shí)際上這是對(duì)爐子保溫性能的一個(gè)間接考核指標(biāo)，表面溫升過高，表明爐子保溫性能較差，節(jié)能效果不好，也是爐子保溫材料品質(zhì)不高或爐膛結(jié)構(gòu)不合理的表現(xiàn)，故應(yīng)對(duì)爐子的表面溫升提出要求。根據(jù)設(shè)備最高使用溫度不同，一般要求表面溫升不超過35～45℃，甚至可以更低一些。真空爐由于是水冷壁，一般不提表面溫升要求，而是提循環(huán)水出口溫度要求，但是這與用戶現(xiàn)場(chǎng)水循環(huán)系統(tǒng)的性能有關(guān)系。

⑥淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間。淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間對(duì)制件的淬火效果和質(zhì)量起到重要的作用，特別對(duì)于較大型的長(zhǎng)形制件（如飛機(jī)起落架等）的淬火性能均一性起到關(guān)鍵的作用。目前航空熱處理質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)以及各相關(guān)材料的工藝標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于材料制件的淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間都有明確規(guī)定，前面有列舉，這里不再重復(fù)。

對(duì)于不帶淬火室或淬火槽的設(shè)備，淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間由人工操作控制，這里不做討論，僅對(duì)具有淬火室或淬火槽并由設(shè)備控制系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行淬火操作控制的設(shè)備進(jìn)行討論。

轉(zhuǎn)移時(shí)間的概念目前大致有以下兩種定義：第一種是從打開加熱室的爐門開始到制件完全沒入到淬火冷卻介質(zhì)中為止所用的時(shí)間；第二種是從制件自加熱室開始移動(dòng)到制件完全沒入到淬火冷卻介質(zhì)中為止所用的時(shí)間。

第一種定義是目前國(guó)內(nèi)外熱處理設(shè)備用戶和制造商普遍認(rèn)可的定義，設(shè)備驗(yàn)收時(shí)也往往采用這個(gè)定義對(duì)設(shè)備的淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間進(jìn)行測(cè)試。但是隨著熱處理設(shè)備爐型的發(fā)展（如多個(gè)加熱室共用一個(gè)淬火室的爐型）和制件形狀大小的區(qū)別（如飛機(jī)上的較大型制件、大型長(zhǎng)形制件），有時(shí)采用第一種定義很難達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)移時(shí)間要求。眾所周知，熱量的傳遞主要有兩個(gè)途徑，一是熱傳導(dǎo)，二是熱輻射，而熱傳導(dǎo)是需要有傳導(dǎo)介質(zhì)的，對(duì)于熱處理爐來說這個(gè)傳導(dǎo)介質(zhì)就是爐內(nèi)氣體或氣氛。對(duì)于真空爐設(shè)備，雙室或多室爐型在進(jìn)行淬火時(shí)，是先將熱室和冷室均抽到規(guī)定的真空度并達(dá)到兩室平衡，然后再將制件由熱室轉(zhuǎn)移到冷室進(jìn)行淬火操作。這樣，在真空爐內(nèi)制件熱量的傳導(dǎo)缺少氣氛（氣體）介質(zhì)的途徑，因而，在真空爐內(nèi)制件表面的熱量損失或說表面溫度的降低速率實(shí)際上要比在空氣爐和氣氛爐中低。也就意味著，當(dāng)真空爐隔熱門打開時(shí)，加熱室內(nèi)的熱量損失也會(huì)比空氣爐和氣氛爐低，因而由于隔熱門打開而造成的制件表面溫度下降的速率也就相應(yīng)的較低。這樣，采用第二種定義方法對(duì)于真空爐而言是可行的，實(shí)際上它是忽略了爐門開起后到制件移動(dòng)這段時(shí)間的溫度下降。但應(yīng)當(dāng)注意，一是關(guān)于轉(zhuǎn)移時(shí)間的定義和要求需要用戶和制造商雙方協(xié)商一致達(dá)成共識(shí)，并寫入技術(shù)協(xié)議或者合同中，以避免設(shè)備驗(yàn)收時(shí)雙方產(chǎn)生異議；二是爐門開起后到制件移動(dòng)的這段時(shí)間一定要控制盡量短，否則溫度的降低就不可忽略。

對(duì)于雙室或多室真空高壓氣淬爐，淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間則為爐門開啟或制件移動(dòng)開始直至氣淬室壓力充至設(shè)備允許的最高氣淬壓力為止的時(shí)間，一般應(yīng)不超過25s。對(duì)于單室真空爐的淬火，由于不涉及制件移動(dòng)，因此，一般不用轉(zhuǎn)移時(shí)間的概念，而是要求最快充氣時(shí)間，即在工作真空度下，從開始充入淬火氣體到充至設(shè)備允許的最高氣淬壓力為止所用的時(shí)間。

一般地，對(duì)設(shè)備淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間的指標(biāo)應(yīng)根據(jù)所處理的制件材料種類和特性以及制件的工藝要求來規(guī)定，同時(shí)還要考慮到設(shè)備類型和轉(zhuǎn)移及淬火方式等因素。在確保滿足制件淬火工藝要求的條件下，指標(biāo)不宜過分提高，以免設(shè)備驗(yàn)收時(shí)困難。

（2）真空爐設(shè)備的主要技術(shù)指標(biāo) 對(duì)于真空爐（包括真空滲碳爐）設(shè)備，除了以上幾項(xiàng)通用技術(shù)指標(biāo)要求外，用戶在購置設(shè)備時(shí)還應(yīng)提出以下幾方面技術(shù)指標(biāo)要求。

①抽氣速率。標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于抽氣速率的有關(guān)規(guī)定見表4。它是考核設(shè)備真空泵組的能力配置是否合適的技術(shù)指標(biāo)（常規(guī)真空爐為抽至1.0Pa的時(shí)間，真空滲碳爐為抽至1.33Pa的時(shí)間），這個(gè)指標(biāo)涉及生產(chǎn)效率并對(duì)設(shè)備的極限真空度產(chǎn)生一定影響。

表4 在大氣壓強(qiáng)下將熱室抽至1.0Pa真空壓強(qiáng)的最大抽氣時(shí)間

附加說明：

a）加熱室容積是指整個(gè)加熱室的容積而非僅指保溫膽內(nèi)或有效加熱區(qū)的容積。

b）抽氣時(shí)間的測(cè)試是在熱室空載并充分干燥和脫氣的條件下進(jìn)行的。

c）當(dāng)加熱室容積大于5m3時(shí)，最大抽氣時(shí)間由用戶根據(jù)使用要求與設(shè)備制造商進(jìn)行協(xié)商確定。

②極限真空度和冷態(tài)壓升率。這兩項(xiàng)指標(biāo)是真空爐最重要的、也是相對(duì)較混亂的技術(shù)指標(biāo)。特別是極限真空度（或稱極限真空壓強(qiáng)）指標(biāo)，由于航標(biāo)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)都沒有統(tǒng)一的規(guī)定（但新的航標(biāo)HB××××－××××《航空鋼制件真空滲碳、碳氮共滲工藝》對(duì)真空滲碳爐的極限真空度進(jìn)行了明確規(guī)定），用戶一般都是根據(jù)各自的使用要求甚至理想的狀態(tài)提出指標(biāo)，從2.0×10-4～6.7×10-4Pa不等；工作壓強(qiáng)指標(biāo)則在此基礎(chǔ)上降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，從2.0×10-3～6.7×10-3Pa不等；冷態(tài)壓升率指標(biāo)則從0.27～0.67Pa/h不等。HB 5354 也只是規(guī)定了真空爐的冷態(tài)壓升率不大于0.67Pa/h。

實(shí)際上對(duì)于航空金屬材料及制件的真空熱處理，6.7×10-4Pa的極限真空壓強(qiáng)和6.7×10-3Pa工作真空壓強(qiáng)以及0.67Pa/h的冷態(tài)壓升率完全可以滿足所有材料的熱處理工藝要求，而且多數(shù)材料并不需要這樣高的真空度。盲目追求高的極限真空壓強(qiáng)既沒有實(shí)際意義還徒增大量的設(shè)備成本。例如：看上去2.0×10-4～6.7×10-4Pa屬于同一個(gè)數(shù)量級(jí)指標(biāo)，但是如果要達(dá)到2.0×10-4Pa的極限真空壓強(qiáng)，則需要采用進(jìn)口泵組和進(jìn)口的擴(kuò)散泵油，而進(jìn)口擴(kuò)散泵油價(jià)格與國(guó)產(chǎn)擴(kuò)散泵油價(jià)格相比要高數(shù)倍，而且為了保持初始極限真空度，擴(kuò)散泵油需要定期更換，因而泵油是消耗品，使用成本不能忽略。而該成本的增加實(shí)際價(jià)值并不大，因?yàn)?.0×10-4Pa與6.7×10-4Pa仍屬同一個(gè)真空壓強(qiáng)數(shù)量級(jí)（10-4Pa），就航空金屬材料而言，在這個(gè)數(shù)量級(jí)的真空壓強(qiáng)下進(jìn)行熱處理，其結(jié)果沒有什么差別，但6.7×10-4Pa指標(biāo)的設(shè)備成本要比2.0×10-4Pa指標(biāo)的設(shè)備低很多（可以使用品質(zhì)優(yōu)良的國(guó)產(chǎn)泵和泵油）。更重要的是幾乎所有航空金屬材料制件的真空熱處理均要求在一定的分壓壓強(qiáng)下進(jìn)行，以防止產(chǎn)生表面合金元素貧化導(dǎo)致制件性能降低。航標(biāo)對(duì)于鋼鐵材料制件的真空熱處理分壓壓強(qiáng)要求見表5。

表5 真空熱處理的分壓壓強(qiáng)

由表5可以看到，標(biāo)準(zhǔn)要求的最低工作分壓壓強(qiáng)也僅為1.33×10-1Pa。要求設(shè)備具有較高極限真空度的主要目的是為了在升溫過程中盡量將爐內(nèi)（包括制件材料表面）的雜質(zhì)氣體脫凈并活化金屬表面，而熱處理保溫過程中是需要回充惰性氣體對(duì)金屬制件進(jìn)行保護(hù)的。就真空熱處理過程而言，在10-4Pa級(jí)別真空度下，爐內(nèi)殘留的雜質(zhì)氣體對(duì)金屬材料或制件表面的影響微乎其微，這時(shí)最主要的矛盾則是高溫高真空下產(chǎn)生的材料表面合金元素貧化或富集現(xiàn)象，這也是一種熱處理表面缺陷，因此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須回充一定壓強(qiáng)的惰性氣體進(jìn)行保護(hù)。

由上述可知，為了確保金屬材料制件真空熱處理效果，防止氧化脫碳等缺陷，相比極限真空壓強(qiáng)而言，設(shè)備的冷態(tài)壓升率（漏氣率）是更值得重視的技術(shù)指標(biāo)。由于回充保護(hù)氣體后，爐內(nèi)壓強(qiáng)增高（真空度下降），爐內(nèi)雜質(zhì)氣體只會(huì)增加不會(huì)減少，而增加的來源只有兩個(gè)途徑（這里不考慮惰性氣體本身帶來的雜質(zhì)氣），一是金屬制件以及爐內(nèi)構(gòu)件、保溫層表面繼續(xù)脫逸出氣體（這部分所占的比例極?。?，二是由于爐子漏氣而由外部滲漏入爐膛內(nèi)的有害氣體（主要是環(huán)境大氣），而這恰恰是最主要的有害氣體來源，是要盡力防止的。因而，對(duì)于真空爐設(shè)備理想的狀態(tài)是冷態(tài)壓升率（漏氣率）為“零”，但現(xiàn)實(shí)中這是不可能做到的，我們只能要求設(shè)備在一定的真空壓強(qiáng)下漏氣率盡量低。目前，先進(jìn)的設(shè)備制造技術(shù)已經(jīng)可以使真空爐冷態(tài)壓升率達(dá)到0.27Pa/h，因此，盡管0.67Pa/h的冷態(tài)壓升率能夠滿足所有材料的熱處理工藝要求，但為了預(yù)防設(shè)備使用一段時(shí)間后由于與密封相關(guān)的部件性能下降等因素而導(dǎo)致漏氣率增加，可以在采購新設(shè)備時(shí)提出較高的要求，一般0.4Pa/h即可滿意。但應(yīng)注意的是，冷態(tài)壓升率是指單位時(shí)間內(nèi)爐內(nèi)壓強(qiáng)的上升值，它與設(shè)備的容積有很大關(guān)系，容積越大，對(duì)漏氣率反應(yīng)的越不敏感，而容積越小則反應(yīng)的越敏感。因此，對(duì)于較大容積的設(shè)備可以提出更嚴(yán)格的漏氣率指標(biāo)，而對(duì)小容積的設(shè)備則可以適當(dāng)放寬，但是不應(yīng)低于航標(biāo)0.67Pa/h的規(guī)定。另外，我國(guó)關(guān)于真空設(shè)備冷態(tài)壓升率的檢測(cè)方法與國(guó)外（主要是歐美國(guó)家）是不同的，我國(guó)的GB/T 10066.1《電熱設(shè)備的試驗(yàn)方法 第1部分：通用部分》規(guī)定了真空設(shè)備冷態(tài)壓升率的檢測(cè)方法和計(jì)算公式，通?？梢砸眠@個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

綜上所述，除非材料制件的熱處理工藝特別需要更低的真空壓強(qiáng)（即更高的真空度），一般地，對(duì)于高真空度要求的設(shè)備應(yīng)要求極限真空壓強(qiáng)指標(biāo)如下。

全金屬屏：5.0×10-4Pa～6.7×10-4Pa。

全石墨屏：5.0×10-3Pa～6.7×10-3Pa。

半金屬屏：可介于全金屬屏與全石墨屏之間（根據(jù)所處理的材料種類和制件工藝要求確定）。

對(duì)于低真空要求的設(shè)備，則一般應(yīng)要求極限真空壓強(qiáng)指標(biāo)為4.0×10-1～6.7×10-1Pa（無需使用擴(kuò)散泵即可達(dá)到）。

對(duì)于中等真空要求的設(shè)備，則可以根據(jù)工藝需求和爐子結(jié)構(gòu)在高、低真空要求的壓強(qiáng)范圍之間選擇合適的極限真空壓強(qiáng)指標(biāo)。

對(duì)于冷態(tài)壓升率指標(biāo)，一般可要求為0.4～0.67Pa/h，對(duì)于特大容積的設(shè)備則可以要求為0.27Pa/h。

③分壓壓強(qiáng)范圍。這個(gè)指標(biāo)屬于對(duì)設(shè)備的功能要求，即要求真空爐具有分壓及分壓壓強(qiáng)控制功能。用戶選購真空爐設(shè)備時(shí)應(yīng)根據(jù)所處理的材料種類和牌號(hào)及其制件熱處理工藝標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范提出合適的分壓壓強(qiáng)范圍及控制要求。航標(biāo)對(duì)鋼材料及其制件真空熱處理分壓壓強(qiáng)范圍的一般要求見表5。

④氣體對(duì)流加熱。這個(gè)指標(biāo)同樣也屬于對(duì)設(shè)備的功能要求，即，要求真空爐具有在加熱過程通入一定壓力的惰性或中性保護(hù)氣體并使氣體在爐內(nèi)對(duì)流循環(huán)的功能。對(duì)用于低溫回火或時(shí)效的真空爐，氣體對(duì)流加熱是確保溫度均勻性的關(guān)鍵因素。這項(xiàng)指標(biāo)主要包括兩個(gè)方面要求：一是氣體壓強(qiáng)通常為1bar或更高些（1bar＝105Pa）；二是氣流循環(huán)方式和方向（通常臥式爐為前后循環(huán)、立式爐為上下循環(huán)；也可以分時(shí)向下、左右變換循環(huán)）。可根據(jù)制件工藝要求、規(guī)格形狀等情況確定具體要求。

⑤氣冷或氣淬壓力及充氣速率。對(duì)于真空油淬爐和低溫真空回火爐一般應(yīng)提出具有正壓氣冷功能，壓力一般為2bar；對(duì)于中高溫回火爐，氣冷壓力可以更高?；鼗馉t具有正壓氣冷功能，可以防止某些材料由于回火冷卻過慢而產(chǎn)生回火脆性。對(duì)于高壓氣淬爐，最大壓力則可根據(jù)所處理的材料、制件規(guī)格尺寸不同要求為6～20bar，應(yīng)根據(jù)常用材料及其制件的淬火工藝需要確定所需最大壓力值。但應(yīng)注意單室爐與雙室和多室爐的區(qū)別，目前雙室和多室爐可以達(dá)到20bar氣淬壓力（成熟應(yīng)用），而單室爐目前技術(shù)上最大可做到12bar氣淬壓力（成熟應(yīng)用，更高的壓力將大幅提高設(shè)備的制造成本和降低熱室部件的使用壽命）。

需指出的是，一種爐外氣體循環(huán)冷卻的技術(shù)可以在保證冷卻速率要求的前提下降低對(duì)最高淬火壓強(qiáng)的要求，是值得開發(fā)的一種氣淬設(shè)備技術(shù)。

最大充氣速率指從工作真空壓強(qiáng)充到設(shè)備最高允許淬火壓強(qiáng)的最短時(shí)間，以秒為單位。充氣速率沒有標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一規(guī)定，但應(yīng)在不對(duì)設(shè)備和制件產(chǎn)生不良影響的條件下越快越好，一般充氣到20bar應(yīng)不超過10s。

⑥高壓氣淬壓力、氣流控制以及風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制。對(duì)于6～20bar的高壓氣淬設(shè)備還應(yīng)提出充氣壓力、氣流方向控制等技術(shù)指標(biāo)，以利于制件淬火過程的變形和冷速控制。

必要時(shí)還應(yīng)對(duì)循環(huán)風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)條件提出要求，這對(duì)實(shí)際冷速是有明顯影響的。目前，先進(jìn)的技術(shù)可以做到在不大于1Pa的低真空壓強(qiáng)下就開始啟動(dòng)風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)，從而可大幅提高氣淬冷卻效果。

用戶在選購真空高壓氣淬爐時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的是，同樣的最高氣淬壓力下，設(shè)備的冷卻技術(shù)不同或者說水平的差別，對(duì)實(shí)際的氣淬冷卻效果影響是很大的。這就要求用戶對(duì)各制造商設(shè)備的冷卻技術(shù)有一個(gè)比較全面和深入的了解，進(jìn)行對(duì)比分析，再根據(jù)所處理材料及制件淬火冷卻的需求確定采用何種氣冷技術(shù)。

⑦真空泵組和閥門。真空泵組、真空閥門的性能對(duì)設(shè)備的極限真空壓強(qiáng)和冷態(tài)壓升率指標(biāo)產(chǎn)生重要影響，有時(shí)甚至是能否達(dá)到真空指標(biāo)要求的關(guān)鍵因素。用戶應(yīng)規(guī)定或與設(shè)備制造廠協(xié)商確定真空泵組的規(guī)格、性能，并應(yīng)指定真空泵組和主要真空閥門的品牌和規(guī)格型號(hào)。

（3）真空及可控氣氛化學(xué)熱處理爐設(shè)備的主要技術(shù)要求 對(duì)于滲碳、滲氮爐還應(yīng)提出氣氛控制精度和氣氛均勻性等要求。主要有：

①爐氣控制精度。對(duì)于可控氣氛滲碳、滲氮，一般要求碳勢(shì)控制精度為設(shè)定碳勢(shì)的±0.05%C，氮?jiǎng)菘刂凭葹樵O(shè)定分解率的±1.5%（一些先進(jìn)的設(shè)備實(shí)際可以達(dá)到±1%）。

②氣氛均勻性。氣氛均勻性直接的反映就是有效加熱區(qū)內(nèi)不同位置上各試樣或試件滲層的均勻性。不論可控氣氛滲碳、滲氮爐設(shè)備，還是真空滲碳、離子滲氮爐設(shè)備，這是共同的要求。氣氛均勻性的具體要求在HB 5354中有規(guī)定，可直接引用。

③試樣（試件）表面碳濃度。該技術(shù)指標(biāo)是考核設(shè)備的工藝控制水平，不是必須提出的。但是如果用戶確有特殊的要求，也應(yīng)當(dāng)對(duì)設(shè)備提出這項(xiàng)指標(biāo)并要求在工藝驗(yàn)收時(shí)達(dá)到。除某些特殊的合金制件，一般合金結(jié)構(gòu)鋼制件的滲碳表面碳濃度要求為0.70%C～1.10%C。一般可選擇一二種典型材料試樣，規(guī)定每種材料試樣滲碳后的表面碳濃度范圍，進(jìn)行設(shè)備的工藝驗(yàn)收。

④真空壓強(qiáng)和冷態(tài)壓升率。對(duì)于真空滲碳爐、離子氮化爐一類的真空化學(xué)熱處理爐設(shè)備，由于爐內(nèi)外管路、閥門和流量計(jì)一類的部件較多，漏氣點(diǎn)也比普通真空爐多，因而要做到很高的真空度比較困難，并會(huì)大幅度提高設(shè)備成本。同時(shí)，由于設(shè)備使用后爐內(nèi)不可避免地會(huì)有一定程度的積炭現(xiàn)象，也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的極限真空度和漏氣率指標(biāo)下降。由于這類設(shè)備工作時(shí)需要通入滲碳、滲氮等氣氛，因而極限真空度并不是這類真空化學(xué)熱處理設(shè)備的最重要指標(biāo)，故對(duì)這類設(shè)備的極限真空度要求可以適當(dāng)放寬。如：航標(biāo)規(guī)定對(duì)于具有獨(dú)立密封門的真空滲碳爐單個(gè)加熱爐室，要求極限真空壓強(qiáng)應(yīng)不大于1.33Pa，冷態(tài)壓升率應(yīng)不大于1.33Pa/h。離子滲設(shè)備的極限真空度可以適當(dāng)降低要求，但是冷態(tài)壓升率指標(biāo)不應(yīng)過于降低，否則將大大影響離子滲的效果甚至導(dǎo)致不能有效滲碳（滲氮）。

（4）鈦合金離子氮化爐的主要技術(shù)指標(biāo) 由于航空熱處理行業(yè)乃至國(guó)內(nèi)熱處理行業(yè)開展鈦合金離子氮化工藝研究和相關(guān)的設(shè)備研發(fā)起步較晚，或者說目前還尚未真正開展起來，因而不論工藝技術(shù)還是工藝裝備技術(shù)（包括軟件技術(shù)）都是欠缺的甚至是空白的。故此選購設(shè)備過程中有時(shí)無法有針對(duì)性地推出合適的技術(shù)指標(biāo)和功能要求。根據(jù)對(duì)國(guó)外成熟設(shè)備和相關(guān)技術(shù)的了解，對(duì)于鈦合金離子氮化爐設(shè)備主要技術(shù)指標(biāo)和性能要求歸納了以下幾條。

①溫度范圍。鈦合金的氮化溫度較高，一般在850～950℃，因此設(shè)備的溫度范圍也應(yīng)滿足這個(gè)要求。

②爐罐和爐內(nèi)構(gòu)件材料。應(yīng)耐高溫并抗?jié)B氮，應(yīng)選用鎳基高溫合金Inconel 600系列材料。

③耐蝕性能。風(fēng)扇、管路系統(tǒng)和相關(guān)的部件等都必須是耐蝕的高含鎳合金材料。

④防止氫脆的工藝和軟件技術(shù)。這是鈦合金離子氮化爐設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)。鈦合金是活潑金屬合金，對(duì)氫非常敏感，如果不能有效防止氫脆，則鈦合金的氮化就沒有意義，應(yīng)當(dāng)明確要求設(shè)備制造商具備并提供這項(xiàng)技術(shù)。

⑤強(qiáng)化氮化系統(tǒng)。包括氣體鼓泡系統(tǒng)、后續(xù)腐蝕氣體處理系統(tǒng)和相應(yīng)的控制軟件。

其他如溫度均勻性、極限真空度和冷態(tài)壓升率等指標(biāo)可參考真空滲碳爐設(shè)備。還需強(qiáng)調(diào)的是，鈦合金離子滲氮爐不能與其他鋼鐵材料合用爐子進(jìn)行滲氮，一旦這些材料造成設(shè)備污染將大大影響鈦合金滲氮質(zhì)量。

（5）特殊設(shè)備的技術(shù)要求 航空熱處理爐還有其他一些類型的特殊設(shè)備，對(duì)于這類爐子，除了上述各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、功能的要求外，還有一些特殊的技術(shù)或功能要求，例如，熱校平爐，要求熱處理過程中同時(shí)具有對(duì)制件進(jìn)行校平或校直的功能，則校平或校直的誤差率就是一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)。對(duì)于這類設(shè)備，用戶可以根據(jù)使用要求提出詳細(xì)而明確的技術(shù)指標(biāo)和功能要求，不逐一例舉。

（6）電源的適應(yīng)能力 由于我國(guó)很多地區(qū)的電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，應(yīng)當(dāng)要求設(shè)備能夠適應(yīng)這種電網(wǎng)波動(dòng)狀況，這對(duì)保證設(shè)備在電網(wǎng)波動(dòng)的條件下仍能可靠運(yùn)行是必要的。如，可以規(guī)定設(shè)備應(yīng)能適應(yīng)380V±10%，（50±1）Hz的電網(wǎng)波動(dòng)要求的指標(biāo)，或根據(jù)本地區(qū)電網(wǎng)波動(dòng)情況提出要求。

以上所述的技術(shù)指標(biāo)和功能要求是建設(shè)航空制件熱處理爐設(shè)備時(shí)應(yīng)當(dāng)著重提出的一些主要技術(shù)指標(biāo)和功能要求以及應(yīng)引起注意的一些問題，并未涵蓋所有的技術(shù)指標(biāo)和要求。對(duì)于其他方面的指標(biāo)和功能要求，設(shè)備用戶應(yīng)根據(jù)爐子的實(shí)際使用要求提出，同樣應(yīng)注意指標(biāo)和要求的合理性并應(yīng)盡量描述清晰，必要時(shí)，有些指標(biāo)要求及其驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)或方法應(yīng)與設(shè)備制造商溝通協(xié)調(diào)、達(dá)成一致。