齿轮低压真空热处理技术.docx

针对相应的齿轮低压真空淬火、齿轮低压真空渗碳、高压气淬 等较为先进的热处理技术，其工艺和装备是关注的两条主线。企业 的应用情况，装备商配套的工艺如何，以及设备在使用、调试过程 中存在的可以避免的问题等都是推广真空低压热处理技术需要注意 的地方，故约请ecm、华翔、华海中谊和上海汽车变速器有限公司 等经验丰富的工程师共同探讨。论坛主持：朱光明 孙超齿轮低压真空热处理技术低压渗碳技术我公司从2003年起引进法国 ecm公司生产的icbp系列低压 渗碳炉，齿轮渗碳采用低压渗 碳、高压气淬工艺，该技术的应 用具有以下优点：（1）infracarb低压渗碳工艺 较可控气氛渗碳速度更快，达到 相同的渗层要求可比一般多用炉 节省30%的工艺时间。（2）icbp配置的计算控制 系统对过程参数进行精确控制， 在非常窄的公差要求下，能精确 控制渗层深度和表面碳浓度。（ 3 ）此外，低压渗碳的工 件具有良好的质量，表面光亮， 无晶间氧化，弯曲疲劳强度高， 耐磨性强。（ 4 ）气体淬火技术的应用 解决了常规淬火油的污染问题， 节能环保。（ 5 ）真空渗碳能力更强， 尤其在使用乙炔作为渗碳介质的 情况下，对盲孔零件具有超强的 渗透能力。低压渗碳、高压气淬 技术应用使用高压氮气淬火取代油 淬，成为低压渗碳工艺的又一技术亮点。氮气属于惰性气体，对 生态环境无任何影响，且不会在 工件上或在淬火炉内留下残余 物，因此，无需投资清洗机或火 灾监控系统等设备，同时降低了 生产运行成本。气体淬火最大的 特点是淬火无蒸汽膜阶段，工件 整个淬火过程传热更为均匀，变 形规律更强。气体淬火最大的特点是 淬火无蒸汽膜阶段，工件整 个淬火过程传热更为均匀， 变形规律更强。上海汽车变速器有限公司 热处理技术科科长 朱永新高压氮气分级淬火工艺的 应用：在ms 点附近进行等温， 减少零件表面及心部的温差， 使得之后的马氏体转变产生更 少的应力变形。针对不同装炉 量、材料淬透性及产品要求， ecm真空炉使用了最新的变频驱 动技术，气体注入压力020b a r（1bar=105pa），两个130k w的 电动机，0100%可规律可调。 借助这两个优势，可使得淬火 冷却工艺和cct曲线尽可能地接 近，避开某些变形极易产生的临 界阶段（见附图）。在控制零件 淬火后硬度和变形方面更具灵活 性，为气体分级淬火工艺的实现 提供了有力保证。低压渗碳一般采用脉冲式， 即强渗扩散强渗扩散，反 复多个循环后达到所要求的渗层 深度。采用乙炔作为渗碳剂后， 其渗透能力更强，根据乙炔的裂解特性，乙炔的脉冲流量约为丙 烷流量的1/2，渗碳的真空度更 高，抽气的速度更快。乙炔的富 化率高于丙烷，碳吸附能力更 强。相同的脉冲节拍下，乙炔工 艺能获得较高的碳浓度和渗碳深 度。相同的工艺参数下，乙炔的 脉冲节拍短，节拍数多，有助于 获得均匀渗碳层，尤其对细长盲 孔具有超强的渗碳能力。淬火冷却曲线示意低压真空渗碳、高压 气淬技术存在的问题infracarb低压渗碳工艺从20世纪90年代开始推广，国际上知名的设备制造商有ecm、ald、 cieffe等公司，国内制造商能 力差距很大。由于大量新工艺、 新技术的应用，即使是进口设 备，也存在很多问题：设备的 自动化程度高，造成设备的故障 率高。高压气淬的冷却能力具 有一定的局限性，对零件的材料 淬透性和大小有一定的要求。 真空渗碳要求零件的清洁度高， 否则影响渗碳效果。高压气淬 对热处理料架、零件的摆放等提 出了更高的要求。相对于传统 渗碳热处理，设备的投入、维护 成本更高。客户twin disc公司生产 实践证明，低压渗碳是一种 直接的减小齿轮变形的方 法，同时可以提高零件的疲 劳寿命。依西埃姆（北京）工业炉贸易 有限责任公司 马晓丽同时可以提高零件的疲劳寿命。工艺上的差异低压渗碳工艺已经被证明是 可靠的，尤其对于减小热后不需 要磨削加工的成型齿轮的变形， 以及提高各种零件的疲劳特性是 很显著的。另外，低压渗碳炉与 传统气氛炉相比，生产成本控制 方面也具有竞争力。变速器生产商致力于提高现 有产品的功率输出，或研制新产 品以提高输出功率。变速器生产 商同时致力于通过在渗碳过程中 减小变形来降低生产成本。齿轮 生产商意识到通过喷丸处理增加工件表面压应力，可以使工件疲 劳强度得到提高。但同时，也增 加了齿轮的生产成本。twin disc 公司在20世纪90 年代初期引进真空渗碳技术以减 小齿轮变形，试验结果证明是正 确的。同时，主要航空航天和汽 车生产商的报告显示，采用该工 艺使零件达到了更高的弯曲疲劳 强度。从那时起，twin disc公司 开始使用低压渗碳设备来处理齿 轮，生产实践证明低压渗碳是一 种直接的减小齿轮变形的方法，在传统气氛炉中，工件在渗 碳气氛下加热。位于齿轮顶端的 齿顶部位的小区域加热迅速并更 快达到奥氏体化温度，所以此区 域比齿根部区域更快吸碳，导致 不均匀的渗层分布，齿轮的齿顶 比齿根有更深的渗碳层。另外， 由于“水- 气”反应，零件表面 会产生晶间氧化（见图1）。（a）可控气氛渗碳表面 （b）真空渗碳无晶间氧化图 1一个长的强渗循环，接一个 长的扩散循环，使工件表面渗入 更深的碳变得更加困难。而且碳 浓度分布一般在表面处很高，而 进入表面后的碳浓度很快降低。对于低压渗碳，零件在渗碳 气体注入前被加热到奥氏体化温 度，使齿轮整个表面的渗层很均 匀，且渗层深度更易控制。由于 工件在真空中加热，因此没有晶 间氧化。多次交替的渗碳和扩散 循环（脉冲渗碳）可以在更深的 渗层取得更高的碳浓度。不同工艺造成的影响在气氛炉中，齿顶的更深的 渗层使齿顶膨胀、胀大，影响工 件形状精度或改变齿轮的几何外 形。如果齿轮没有后续磨削加工（成型齿轮一般不要），这样的 结果会导致不得不使用特殊的机 加工设备进行切削和剔齿以补偿 变形（见图2）。众所周知，工件表面更高的 压应力会产生更高的疲劳强度。 2000年，twin disc的一项关于传 统气氛渗碳和真空渗碳表面压应 力的研究显示，低压渗碳试样产 生的表面压应力更高，这解释了 许多低压渗碳使用者的报告中关 于低压渗碳增加弯曲疲劳强度的 原因。最近，某大公司对多组齿 轮进行重载荷失效运行测试，使 用一个长期的weibull分析来预测 比较两种方法加工的齿轮寿命， 结果显示，使用低压渗碳处理的齿轮寿命提高了近2万个循环。 一家热处理炉生产商宣布，使用 低压渗碳，抗弯曲疲劳强度增加 了30%，这只是个保守的估计。由于使用低压渗碳可更好地 控制渗碳，在更深的碳层取得更 高的碳分布（达到需要的碳浓 度）。这导致更深的硬化层或高 硬化区（58hrc或更高），一项 广泛的研究，对比大量气氛渗碳 和低压渗碳齿轮显示，低压渗碳 齿轮的渗层高硬化区达到气氛渗 碳齿轮的2倍。对于渗层1.5m m 的齿轮，气氛炉处理的齿轮高 硬化区为0.4mm，而对于低压渗 碳齿轮，高硬化区达到 0.9m m（aisi 8620rh steel）。 部分齿轮表面较好的硬化区将在后期被磨削加工掉，例如： 如果需要齿面磨掉0.13m m，一 个气氛炉处理过的齿轮硬化深度 0.38m m，磨后剩下的硬化深度 为0.25m m。对比来看，低压渗 碳齿轮达到更高的硬化深度为 0.89mm。磨削后剩下0.76mm， 这就显著提高了弯曲疲劳强度。低压渗碳可以消除表面晶间 氧化，以提高弯曲疲劳强度。但 对于渗碳后需要磨齿的工件将无 此优势，因为磨齿过程中，晶间 氧化会被磨掉。图2 渗碳后的轮齿形状变化因为需要磨削加工的齿轮在 低压真空渗碳后减少了变形，对 于大部分齿轮来说，磨加工一般 从4次下降到3次，使加工时间大 大缩短并节约工艺成本。例如： 对于气氛渗碳零件，16h加工10 个零件，而对比真空渗碳，5h可 以加工20个零件，大幅度节约了 后续处理时间。不同的淬火方式对于气氛渗碳，一般采用油 淬，有时候使用gleason压床进 行压淬。液体淬火时，零件表 面产生气膜把工件和淬火介质隔 开，降低了淬火速度，同时在工 件的不同位置，冷却速度不均。 油的搅拌可以帮助消除气膜，但 在死角处的气膜难以去除，如齿 轮的齿根处。不同的冷却速度使 工件表面产生不同的压应力，从 而导致更大的变形。气氛渗碳齿 轮齿根的渗层浅以及油淬的影 响，一般会导致气氛渗碳加油淬 的齿轮齿根硬化层只能达到节圆 处的50%（见图3）。油淬也被应用于真空渗碳， 但真空状态下进行油淬可以有效 去除气膜，这导致低压渗碳加 油淬齿轮在齿根处，比气氛渗碳 加油淬齿轮有更深的有效硬化层 深。使用真空渗碳加油淬齿轮齿 根处的有效硬化层深可以达到节 圆处的70%（见图4）。这也是 由于低压渗碳齿轮在齿根处有更 深的渗碳层。在分隔开的冷室进行高压 （20bar）气淬（氮气、氢气或氦 气）也被应用于真空渗碳，这可图3 油淬后齿轮根部的有效渗层深度约为齿距 线位置有效渗层深度的50%以减小变形，并使齿根处有更深 的有效硬化层，几乎接近齿顶节 圆处的有效硬化层深。使用低压 渗碳和气淬处理齿轮，测得的齿 根处有效硬化层可达到齿顶截圆 处的90%（见图5）。另外，加工 后的零件出炉时非常干净。齿轮的尺寸、最大截面和材 料的淬透性决定气淬是否适用于 大零件。对于小零件（或薄壁零 件），冷速可以很容易地被调整 到适合零件的尺寸。另外，也可 以选择高淬透性材料以使气淬可 以被应用于大零件。在欧洲，这 种处理方式很常见。对于油淬， 一种特定冷速的淬火油对于大零 件来说是适合的，但对于小零件 来说，这种淬火油的冷却速度就 过快。这没有灵活性，除非有多 种淬火油用于选择，这是很少见 的。对比来讲，对于气淬，淬火 压力可以改变，淬火气体可以选 择，淬火气体的流速也可以选 择，以达到要求的冷却速度，最大限度地减小零件的淬火变形。关注twin disc的试验显示，低压 渗碳工艺改善了渗层性能（控制 渗层），减小变形，处理重复性 好并利于环保。尽管有诸如此类 的好处，但是有些事也是要注意 的。例如，进炉工件的表面清洁 非常重要。在最初的处理过程中发现， 一些处理过的零件表面有“软 点”。原因：一是防渗涂料在真 空下发泡溅到零件其他表面。因 此，确保使用适合于真空渗碳的 防渗涂料是关键。二是一些水溶 性的、含硼的机加工冷却液残留 在工件表面。硼如果在零件表面 干燥，其作用类似于真空渗碳防 渗涂料，很难被去除。在送入热 处理之前，这种冷却液在零件最 后的机加工过程后并没有被清 除。在热处理时，使用三氯乙烯 进行真空清洗，但如果溶剂的清图4 真空渗碳并油淬后齿轮根部的有效渗层深度约为 齿距线位置有效深层深度的70%图5 有效渗层深度对比：高压气淬20bar氦气洁度没有被监控，残余冷却液还 会被带到零件上。因此，清洗工 艺、设备和工艺维护非常重要。一般来说，常规气体渗碳的 工艺是向一个密封室内通入载气 和富化气。通过大量的载气维持 炉内的基本成分，以满足炉内碳势控制的需要。在此种控制方式 中，渗碳过程中的碳来自富化 气。采用这种控制方式的设备也 就是大家非常熟悉的设备密封式可控气氛多用炉。这种渗碳 工艺及控制方法已应用多年，积 累了丰富的经验，但由于载气中采用低压渗碳+气淬的工 艺所产生的变形（椭圆误差 和平面误差）小于传统的 渗碳+油淬工艺所产生的变 形。北京华海中谊工业炉有限公司 李宝军存在o2和氧化物，工件不可避免 地要产生内氧化，即在渗层表面 薄层内出现非马氏体，其对渗碳件的疲劳性能会产生极不良的影 响。近年来，我公司研发的低压 渗碳技术和开发的低压渗碳炉能 较好地解决这个问题。起初，低 压渗碳炉主要用于对工件要求比 较严格的航空航天领域。目前已 推广到大量生产的汽车工业。低压渗碳工艺通入低压真空渗碳炉内的渗 碳气氛（c2h2）在炉内裂解后形 成c+h 2 ，使得加热渗碳室内的 “碳”处于饱和状态，并用碳富 化率f （mg/hcm2）来表达。当 工件的表面积小于其临界值， c2h2的流量一定时，f 值是恒定 不变的；而当c2h2的流量大于其 临界值，并且工件的表面积一 定时，f 值也是定值。因此，渗 碳过程可用温度、时间、c2h2和 n2的流量及压力4个参数进行控 制。渗碳和扩散过程中，压力保 持在 70 2000p a之间。低压渗 碳是由交替地通入渗碳气体和中 性气体的过程组成的。每次渗碳 后，工件表面的“碳”将向工件 内部扩散。在每一个渗碳和扩散周期 内，需要一个从渗碳气氛向扩散 气氛转换的时间。根据温度、气 氛的裂解、气体膨胀的特性和真 空泵的能力，该时间仅需5s。根 据工件渗层要求，计算机模拟系 统将计算出渗碳和扩散过程的时 间和循环次数。由于加热渗碳室 的最高温度可达1100，因此， 即使采用980的渗碳温度也不 会影响加热元件和保温层的使用 寿命。同样，1100的工作温度 可实现对工模具的真空淬火处 理。计算机模拟计算前，需要输 入工件材料的特性和初始参数。 完成上述操作后，计算机开始模 拟并算出：（渗碳+扩散）的循 环次数、最后扩散期的时间、总 的处理时间、最终表面碳浓度和 最终的渗层深度。计算机模拟与工件实测的渗层误差小于5%。低压渗碳工艺设备（ 1 ）低压渗碳装置可配置 到各种标准的真空炉上 例如： 可在卧式vgq系列高压高流率气 冷真空炉、立式底装料的vgqv 系列高压高流率气冷真空炉上、 vgq2系列双室高压高流率气冷 真空炉、voq2系列双室油淬加 压气冷真空炉等炉型上配置低压 渗碳装置。（ 2 ）连续式低压渗碳炉， 可实现与机加工设备进行同步生 产 通过多年的实际证明，与传 统的连续式渗碳生产线相比较， 连续式设计的低压渗碳炉具有很 多的优点，特别适合于对生产率 有较高要求的汽车领域。低压渗碳的应用范围（1）适用的材质种类 能够 在传统炉子上进行渗碳，零件表 面可以吸收碳的所有材料均可用 低压真空渗碳炉。诸如：国外的牌号： 16m c5 、 20mc5、27mc5、16ncd13、18ncd6等。中国的牌号：20crmnti、2 0 crmnmo 、 2 0 crmnmo 、 12cr2ni4a等。（2）实用的零件种类 在许 多情况下已经证明，采用低压 渗碳+气淬的工艺所产生的变形（椭圆误差和平面误差）小于传 统的渗碳+油淬工艺所产生的变 形。经低压真空渗碳炉处理的工 件的抗疲劳强度提高了30%。因 此，对热处理质量要求比较高的 情况下，非常适合选用低压真空渗碳炉。低压渗碳技术的优点（1）更好的质量 热处理过 程中没有氧，因此没有晶间氧 化，没有蚀斑；由于采用气淬， 工件的变形更小；热处理后的工 件呈光亮、银白色；由于精确控 制4个主要参数（渗碳温度、时 间、气体流量、压力），因此， 生产重复性非常好；采用计算机 监控系统，可实现精确的质量控 制。（2）更好的灵活性 可根据 机床的生产率时时调节生产率， 即实现了“同步”生产；低压真 空渗碳炉的模块化设计，不同的 加热渗碳室可同时处理不同渗层 要求的工件；工作温度为800 1100，不仅可渗碳，而且可进 行工模具钢的真空淬火处理；在 周末很容易实现停炉，而附加成 本很低。周一早晨仅需15min的 准备即可开始工作。（3）环保、安全 低压真空 渗碳炉采用了真空技术，无炭 黑，无火帘门，无烟雾，无油蒸 气，无着火的危险，低压真空渗 碳炉是冷的且干净的设备，因 此，可与机床车间连在一起使 用。（4）更好的生产率 较少的 人力消耗，因为整个操作过程均 由计算机控制，并自动完成； 较少的能源消耗；极大地降低了 气氛消耗（与传统的可控气氛多 用炉相比）；缩短了渗碳时间； 低压真空渗碳炉具有很紧凑的设 计，因此占地面积较小；不需其 他的辅助设备，诸如：校直机、 压力淬火设备等。低压渗碳和气体渗碳相比， 不仅可以形成无氧化物和无污染 物的表面，而且把渗碳和气淬结 合起来，改善零件变形行为，提 高渗碳温度，减少间歇式处理的 时间，大大降低了气体和能量消 耗，同时防止了炭黑的产生。低压真空渗碳炉发展北京华翔电炉技术有限公司（简称华翔公司）针对传统真空 渗碳炉运行中存在的问题，对真 空炉的结构进行大胆改造，研制 出符合客户工艺要求的低压真空 渗碳炉。华翔公司研发的hzc2- 65双室渗碳油淬气冷真空炉，装 炉量能够达到200k g。设计的双 室油淬加压气冷真空炉，已申请 国家发明专利。华翔公司设计的真空渗碳炉 主要有：双室高压气冷真空炉、 双室油淬加压气冷真空炉、单 室高压气冷真空炉（上下交替 气冷）、单室高压气冷真空炉 （360气冷）。双室渗碳气淬 炉由于加热室气密门与传送室分 隔，加热室始终处在热态，故冷 工件进入热室时的升温速率相对 较高，因此节省了加热时间，提 高生产效率。（1）单室炉 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，所以每次 上料之后，在加热和抽真空过程 中，工作真空度的建立需要相对 长的时间。另外，由于在低温状 态下进行真空加热，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，以提高低温段 的加热速度，这样不但使结构复 杂化，也增加了生产成本。（ 2 ）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，炉温基本降到 750，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 度和更高的生产效率。低压真空渗碳工艺（ 1 ）低压真空渗碳是一种 改进的气体渗碳工艺，渗碳时远 低于大气压，典型的压力范围是3002500pa。其优点是钢表面 保持非常洁净，因为没有气体的 相互反应，真空环境下碳更快地 到达钢的表面。双室渗碳油淬气冷真空 炉高效，节能，温度控制 精准，温度均匀性好，工 艺再现性好。北京华翔真空电炉技术有限责任公 司技术部项目主管 宋景龙（ 2 ）渗碳时羟类气体被引 入渗碳室，裂解产生了活性碳原 子，它们自由地渗入钢的表面， 而氢和剩余碳氢化合物的副产品 被真空泵排除了系统。目前我们 采用真空渗碳的羟类气体是乙炔（c2h2）和丙烷（c3h8）。（ 3 ）在低压真空渗碳中， 羟类气体的裂解是非平衡反应， 意味着钢表面很快能达到奥氏体 中的碳饱和水平。通过重复多个 强渗和扩散步骤，能够获得希望 得到的碳分布和渗层深度。（ 4 ）低压真空渗碳工艺的 控制是基于扩散理论的“奥氏体 碳含量饱和值控制法”，即整个 渗碳过程由数个渗碳程序集合组 成，每个渗碳程序包括强渗和扩 散两个阶段。确定每个子渗碳程 序的个数和每个渗碳程序包括强 渗期、扩散期时间需要依据材料 的成分、渗层深度的要求和表面 碳浓度的要求，建立确定的数学 模型后，利于计算机计算出来。低压真空渗碳的特点（ 1 ）低压真空渗碳，可以 大幅度降低生产成本和大幅度提 高设备利用率。这是因为低压真 空渗碳的气氛非常简单，强渗期 仅需乙炔或丙烷，扩散期仅需氮 气，且压力非常低，因此使用气 氛的成本显著降低。另外，由于 低压渗碳设备和工艺的特点，可 进行高温渗碳，所以适当提高渗 碳温度，可大大缩短渗碳时间。（ 2 ）因低压真空渗碳的控 制系统能对渗碳工艺进行精确控 制，因此所处理工件有良好重复 性，且工件变形小，表面光亮， 无需渗碳后再进行机械加工。（ 3 ）低压真空渗碳技术有 更大的灵活性，其设备可以作为 独立设备，也可以与冷加工连成 一条生产线。设备本身既可以是 周期式的，适合小批量，多品种 的生产情况。也可以是连续式由 多个加热渗碳室、气淬室、油淬 室、进出料室、真空系统、工件 自动运输系统等组成，适合大批 量生产情况。另外，开炉、停炉 非常简单，每炉开炉只需0.5h即 可进入工作状态。（ 4 ）低压真空渗碳采用冷 壁真空技术，无点火装置，无失 火危险，无污染，洁净，安全， 设备操作简单，维修容易。低压真空渗碳设备特点用户可以根据不同要求对真 空渗碳设备做出多种选择：单 室、双室、三室。根据工件装载 方式不同可选择：立式、卧式。 根据工件淬火方式不同可选择： 油淬、气淬。根据处理室功能不 同，可以在设备中选择预热室、 渗碳室、淬火室等。可选择不同 有效加热区尺寸，以对应不同的 装炉量。设备可安装在热处理车 间，也可与冷加工设备组成生产 线。根据生产量，可是周期式真 空渗碳设备，也可是生产线式真 空渗碳设备。低压真空渗碳设备具有多种 用途，能灵活地实现多种热处理 工艺，如真空渗碳、真空碳氮 共渗、真空渗碳油淬、真空渗 碳气淬，以及真空炉全部功 能。并可用于对工业领域各类材 料和零件进行相关热处理。如 12cr2ni4a、12cr ni3a等高合 金渗碳钢的渗碳及渗碳后淬火， 20crmnti等结构钢的渗碳及渗 碳后的淬火，1cr13等不锈钢的 渗碳及渗碳后的淬火， h13 、 w6m o5c r4v2等工模具钢的淬 火、齿轮类零件、轴套类零件、 精密轴承、油泵油嘴机械件、精 密机械零件等的淬火和退火。h z c2-65渗碳油淬气 冷真空炉设备选用乙炔气体作为渗碳 碳源，可以有效解决选用渗碳甲 烷或丙烷时气体过早分解产生炭 黑和焦油、渗碳不均匀、无法对 小孔进行深层渗碳的问题。渗碳时在炉体内壁充n 2 作为保护气 体，防止对炉体造成污染。渗碳 时产生的少量炭黑，通过专门的过滤装置除去，避免了对环境和 工件表面的污染。齿轮在整个热处理技术中， 渗碳处理占相当大的比例。通过 渗碳处理可实现在提高表面强 度、硬度、耐磨、疲劳极限等性 能的同时，还可保持心部的强韧 性，使产品具有更高的综合力学 性能。真空渗碳与普通气体渗碳 相比具有以下特点：（1）可在较高温度（980 1100）下进行，真空对工件表 面有净化作用，有利于碳原子被 工件表面吸附，因而真空渗碳可 加速渗碳过程。（ 2 ）工件在真空条件下渗 碳，表面不脱碳，不产生晶界氧 化，有助于提高零件的疲劳强度。（ 3 ）可直接将甲烷、丙烷 或乙炔气体通入真空炉内渗碳， 无须添置气体制备设备。（ 4 ）对于有盲孔、深孔、 狭缝的零件，或不锈钢、含硅钢 等普通气体渗碳效果不好甚至难 以渗碳的零件，真空渗碳都可获 得良好的渗碳层。（ 5 ）真空渗碳的耗气量仅 为普通气体渗碳的几分之一或十 几分之一。（6）对环境基本无污染。齿轮真空渗碳实例材料为 18c r2n i4a，齿轮 见图1（m =2，z =30），齿面硬 度5862hrc，心部硬度3144hrc，渗碳淬硬层深度0.81.2mm，碳化层级别16级，残 留奥氏体14级。工艺过程见图 2 。渗碳过程 见图3。设备运行中（设备显示 屏见图4、图5），经检验金相组 织符合技术要求。真空渗碳技术发展图 1真空渗碳技术美国于1950年 进行研究，1960年申请专利 ， 真空渗碳技术初见端倪。1972年 hayes co.发表了这项技术，促进 了真空渗碳技术的应用和发展， 美国、日本等国竞相研制和开发