2023-05-23發(fā)布IGB/T22561—2023前言 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14工藝分類及代號 25設(shè)備技術(shù)要求 26工藝過程與工藝規(guī)范 47質(zhì)量控制與檢驗 5 69能源消耗 610人員要求 611產(chǎn)品記錄與報告單 6附錄A(資料性)常用金屬材料真空熱處理時的最大允許壓升率 8附錄B(資料性)常用金屬材料在真空下可以相互接觸不黏合的最高允許溫度 9附錄C(資料性)常用金屬材料真空熱處理參考數(shù)據(jù) 附錄D(資料性)加熱滯后時間的測定方法 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件代替GB/T22561—2008《真空熱處理》,與GB/T22561—2008相比，除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編輯性改動外，主要技術(shù)變化如下：a)增加了“真空工作壓強”"淬火轉(zhuǎn)移時間"術(shù)語(見3.4、3.6),刪除了“真空腐蝕”術(shù)語(見2008年版的3.4);b)更改了對真空加熱室(見5.1.1,2008年版的5.1.1)、壓升率測量(見5.1.5,2008年版的5.1.6)、真空爐工作容積(見5.1.3,2008年版的5.1.4)和“溫度測量”“溫度均勻性及系統(tǒng)準(zhǔn)確度測定”的要求(見5.1.6,2008年版的5.1.7,5.1.8);c)更改了對真空氣淬爐的要求(見5.1.11,2008年版的5.1.12),增加了對真空檢測儀校準(zhǔn)(見5.1.4)、超載(超重)報警(見5.1.13)和淬火轉(zhuǎn)移時間的要求(見5.1.14);d)更改了對工裝夾具(見6.1.3,2008年版的6.1.2.2)、真空壓強(見6.2.2,2008年版的6.3.2)、工件分段預(yù)熱方法(見6.2.3,2008年版的6.3.3)、冷卻介質(zhì)(見6.4.1,2008年版的5.3)、氣淬(見6.4.3,2008年版的6.5.2)及出爐和清理的要求(見6.5,2008年版的6.6);e)增加了工件熱處理工藝規(guī)范(見6.14)和水淬冷卻的要求(見6.4.4),更改了工件最大截面厚度或直徑(見6.3.4,2008年版的6.4.5),刪除了真空退火加熱保溫時間(見2008年版的6.4.4);f)更改了質(zhì)量控制和檢驗的要求(見第7章，2008年版的第7章);g)更改了對能耗的要求(見9.2,2008年版的5.1.2);h)增加了人員要求(見第10章)。本文件由全國熱處理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC75)提出并歸口。本文件起草單位：上海材料研究所有限公司、滁州華海中誼工業(yè)爐有限公司、江蘇豐東熱技術(shù)有限公司、中航長城計量測試(天津)有限公司、北京航天新立科技有限公司、奇精機械股份有限公司、中國機械總院集團(tuán)北京機電研究所有限公司、北京北方華創(chuàng)真空技術(shù)有限公司、北京華立精細(xì)化工公司、上海市軸承技術(shù)研究所有限公司、湖北三環(huán)鍛造有限公司、北京星航機電裝備有限公司、浙江國檢檢測技術(shù)股份有限公司、株洲中車天力鍛業(yè)有限公司、天津市熱處理研究所有限公司、常州新區(qū)河海熱處理工程有限公司、西安福萊特?zé)崽幚碛邢薰?。本文件?008年首次發(fā)布，本次為第一次修訂。1本文件規(guī)定了金屬材料在真空狀態(tài)下熱處理設(shè)備、工藝過程與工藝規(guī)范、質(zhì)量控制與檢驗、安全衛(wèi)密合金等材料的真空熱處理，包括真空淬火、真空回火、真空退火、真空固溶處理及時效等工藝。本文件不適用于真空滲碳和真空滲氮等工藝。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB3095環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB/T7232金屬熱處理術(shù)語GB/T10066.1電熱和電磁處理裝置的試驗方法第1部分：通用部分GB/T10067.1電熱和電磁處理裝置基本技術(shù)條件第1部分：通用部分GB/T10067.4電熱裝置基本技術(shù)條件第4部分：間接電阻爐GB/T10067.45電熱裝置基本技術(shù)條件第45部分：真空淬火爐GB/T10067.47電熱裝置基本技術(shù)條件第47部分：真空熱處理和釬焊爐GB/T12603金屬熱處理工藝分類及代號GB15735金屬熱處理生產(chǎn)過程安全、衛(wèi)生要求GB/T17358熱處理生產(chǎn)電耗計算和測定方法GB/T19944熱處理生產(chǎn)燃料消耗計算和測定方法GB/T24487氧化鋁GB/T30823測定工業(yè)淬火油冷卻性能的鎳合金探頭試驗方法GB/T30825熱處理溫度測量GB/T32541熱處理質(zhì)量控制體系GB/T34895熱處理金相檢驗通則GB/T38751熱處理件硬度檢驗通則GB/T38819綠色熱處理技術(shù)要求及評價JB/T7530熱處理用氬氣、氮氣、氫氣一般技術(shù)條件JB/T11810真空高壓氣淬爐熱處理技術(shù)要求JB/T13026熱處理用油基淬火介質(zhì)3術(shù)語和定義GB/T7232界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。2真空狀態(tài)下，用稀薄氣體的壓強表示的真空程度。在真空條件下，材料自然排放出氣體或蒸汽。真空加熱條件下，真空爐內(nèi)熱電偶到達(dá)工藝設(shè)定溫度與工件或試樣心部熱電偶到達(dá)工藝設(shè)定的下限溫度的時間差。材料(工件)允許開始加熱時的真空壓強。分壓partialpressure真空氣氛中任一氣體組分的實際壓強。材料(工件)從加熱室取出至完全進(jìn)入淬火介質(zhì)中的時間。4工藝分類及代號真空熱處理工藝分類及代號應(yīng)符合GB/T12603的規(guī)定，見表1。表1真空熱處理工藝分類及代號工藝分類代號真空熱處理真空退火真空加熱淬火真空淬火回火真空固溶處理真空固溶處理+時效5設(shè)備技術(shù)要求5.1真空加熱設(shè)備5.1.1真空加熱設(shè)備應(yīng)符合GB/T10067.1、GB/T10067.4、GB/T10067.45及GB/T10067.47規(guī)定的技術(shù)條件。加熱室內(nèi)結(jié)構(gòu)材料在熱處理過程中不應(yīng)與工件或介質(zhì)氣體發(fā)生反應(yīng)。加熱室在設(shè)計有惰性氣體高壓氣淬功能時，應(yīng)設(shè)置合理的超壓排氣裝置。35.1.2真空系統(tǒng)應(yīng)有足夠的抽氣能力并保證密封性，同時應(yīng)嚴(yán)格控制分壓氣體流量和保持規(guī)定分壓壓力，滿足工藝要求的真空水平。5.1.3在空爐、干燥、除氣的情況下，不同工作容積的真空爐應(yīng)在表2規(guī)定的時間內(nèi)抽到規(guī)定的真空工作壓強。表2真空爐空爐抽到規(guī)定真空工作壓強時間真空爐工作容積/m2抽到規(guī)定真空工作壓強時間/min>0.5～<1.05.1.4真空爐應(yīng)配備真空壓強指示、記錄及自動控制裝置。不同的真空壓強區(qū)間宜配置不同的真空檢測儀。真空檢測儀應(yīng)每3個月校準(zhǔn)1次，特殊情況下應(yīng)增加校準(zhǔn)次數(shù)。真空檢測儀的校準(zhǔn)應(yīng)按規(guī)定執(zhí)行。5.1.5真空爐在冷態(tài)空載充分干燥后的壓升率應(yīng)小于0.67Pa/h,測量方法按GB/T10066.1的規(guī)定執(zhí)行。真空爐工作期間每周至少測量一次壓升率。測量時真空壓強到達(dá)正在執(zhí)行工藝的初始真空壓強設(shè)定值后，關(guān)閉真空爐的所有閥門，記錄第一次真空壓強，過15min后記錄第二次真空壓強，兩次真空壓強的差除以記錄的間隔時間作為該真空爐的壓升率。常用金屬材料真空熱處理允許的最大壓升率見附錄A。5.1.6真空爐的溫度測量應(yīng)按GB/T30825的規(guī)定進(jìn)行，溫度均勻性及系統(tǒng)準(zhǔn)確度測定周期應(yīng)符合GB/T32541的要求。5.1.7真空爐爐殼的表面溫升不應(yīng)大于30℃。5.1.8為準(zhǔn)確控制工件溫度，可使用一支或多支載荷熱電偶。熱電偶盡可能與工件接觸。熱電偶若與工件材料發(fā)生反應(yīng)則應(yīng)加護(hù)套。熱電偶插入工件的深度應(yīng)為熱電偶直徑的10倍以上，并與孔底部的表面緊密接觸。5.1.9真空爐的加熱電極在通水冷卻情況下，對地絕緣電阻應(yīng)大于1kΩ。5.1.10真空爐冷卻水進(jìn)水口的壓力應(yīng)大于0.25MPa,流量可調(diào)節(jié)，并配有斷水報警保護(hù)裝置。冷卻水進(jìn)水口的水溫為5℃~35℃,出水口的溫升不應(yīng)超過20℃(氣淬時允許短時超溫),快速冷卻時冷卻水壓應(yīng)大于0.3MPa。5.1.11真空氣淬爐應(yīng)配有足夠容積的貯氣罐，并帶有快速充氣裝置、氣淬風(fēng)扇及熱交換系統(tǒng)，且有相應(yīng)的減壓閥和壓力表，能準(zhǔn)確指示及調(diào)節(jié)冷卻氣體壓強，滿足JB/T11810的要求。5.1.12真空回火爐應(yīng)帶有熱風(fēng)攪拌或?qū)α骷訜嵯到y(tǒng)和快冷裝置。5.1.13真空油(水、氣)淬爐應(yīng)配備超載(超重)報警裝置。5.1.14真空油淬爐和真空水淬爐的工件淬火轉(zhuǎn)移時間一般小于20s。對于大型真空爐和特殊材料的真空熱處理，其淬火轉(zhuǎn)移時間應(yīng)根據(jù)工藝的技術(shù)要求協(xié)商確定。5.2淬火冷卻裝置5.2.1真空爐應(yīng)根據(jù)需要配置容積足夠大的油槽(水槽)及貯氣罐，以保證連續(xù)淬火條件下有足夠的冷卻能力。5.2.2油槽和水槽均應(yīng)配有加熱、冷卻、控溫、超溫報警及攪拌裝置，溫控儀表的允許偏差應(yīng)在±5℃范圍內(nèi)。5.2.3油槽和水槽應(yīng)設(shè)置液面下限和上限位置的報警裝置，油槽和水槽的攪拌應(yīng)設(shè)置故障報警裝置。46工藝過程與工藝規(guī)范6.1熱處理前的準(zhǔn)備6.1.1應(yīng)對真空爐進(jìn)行常規(guī)檢查，保證處于正常工作狀態(tài)。對需處理鈦合金的真空爐，若先前處理過非鈦合金，應(yīng)采用高溫加熱等方法清潔爐膛。6.1.2入爐工件及工裝夾具裝爐前應(yīng)進(jìn)行清洗和烘干，不應(yīng)有銹斑和對工件及爐膛產(chǎn)生有害影響的污6.1.3應(yīng)防止夾具和工裝在生產(chǎn)過程中與工件發(fā)生反應(yīng)或黏合，材料在真空下可以相互接觸不黏合的最高允許溫度見附錄B。為避免發(fā)生反應(yīng)，可采用氧化鋁塊(板或棒)或氧化鋁粉隔離。氧化鋁粉的化學(xué)成分及性能應(yīng)符合GB/T24487的規(guī)定。6.1.4應(yīng)根據(jù)不同工件的技術(shù)要求編制相應(yīng)的真空熱處理工藝規(guī)范。常用材料的真空熱處理工藝參數(shù)見附錄C。6.2加熱6.2.1工件應(yīng)放置在真空爐爐膛的有效加熱區(qū)內(nèi)，保證工件加熱均勻。加熱室的真空壓強小于6.67Pa時方可加熱升溫。升溫過程中需注意工件脫氣，若因脫氣使真空壓強高于臨界值時，應(yīng)停止加熱并調(diào)節(jié)升溫速度。6.2.2應(yīng)根據(jù)工件材料及工藝的要求，確定并控制加熱溫度和加熱時的真空壓強，該真空壓強的控制可通過回充氮氣或氬氣調(diào)節(jié)分壓而實施。真空爐回充的氮氣或氬氣應(yīng)符合6.4.1.1的規(guī)定。6.2.3工件達(dá)到設(shè)定加熱溫度之前需進(jìn)行分段預(yù)熱，分段預(yù)熱方法參見表C.2。6.2.4工件真空回火時，當(dāng)爐內(nèi)達(dá)到一定的真空壓強(小于或等于0.133Pa)時，應(yīng)向爐內(nèi)通入高純氮氣到6.6×10?Pa～2.0×10?Pa,并通過風(fēng)扇循環(huán)保持此爐壓直至結(jié)束。6.2.5工件真空退火時，需避免因真空壓強過低而產(chǎn)生表面合金元素?fù)]發(fā)。6.3保溫時間6.3.1工件真空熱處理時的加熱保溫時間需考慮工件加熱時的滯后效應(yīng)，加熱滯后時間的確定可參考附錄D。6.3.2真空加熱保溫時間應(yīng)包括加熱滯后時間和組織均勻化時間。6.3.3真空回火加熱保溫時間不應(yīng)少于2h。6.3.4真空除氫時間應(yīng)根據(jù)工件最大截面厚度或直徑確定，真空除氫時間見表3。表3真空除氫時間工件最大截面厚度或直徑/mm時間/h6.4冷卻6.4.1冷卻介質(zhì)6.4.1.1真空爐冷卻用氣應(yīng)符合JB/T7530的規(guī)定。對合金鋼一般采用99.995%純度的氮氣，對高溫5合金一般采用99.999%純度的氬氣，對鈦合金應(yīng)采用99.999%純度的氬氣。6.4.1.2淬火油應(yīng)符合JB/T13026中相關(guān)技術(shù)要求，滿足工件真空淬火后的硬度及光亮度的要求。6.4.1.3氫氣不應(yīng)作為鈦和鈦合金淬火冷卻介質(zhì)和分壓氣體。氮氣作為分壓氣體應(yīng)根據(jù)處理工件的材質(zhì)來確定。6.4.1.4應(yīng)定期檢測淬火油、水的冷卻能力，檢測方法按GB/T30823的規(guī)定執(zhí)行。真空淬火油在淬火前應(yīng)充分脫氣并排除水分，必要時適當(dāng)加熱，將油溫控制在20℃~100℃以內(nèi)。為控制油面壓強，淬火時應(yīng)充高純氮氣或氬氣，一般控制在5×101Pa左右。淬火時，油槽內(nèi)應(yīng)進(jìn)行攪拌。根據(jù)工藝要求，可采用正壓氣淬或負(fù)壓氣淬。正壓氣淬時根據(jù)材料的淬透性通入1.5×10?Pa~20×10?Pa的高純氮氣或氬氣；負(fù)壓氣淬時通入7.9×10?Pa～9.3×101Pa的高純氮氣或氬氣進(jìn)行淬火。高速鋼和高合金模具鋼工件宜采用正壓氣淬方法，鈦合金應(yīng)采用高純氬氣淬火。根據(jù)工藝要求，高速鋼和模具鋼等工件宜通過控制惰性氣體的流量、壓強和風(fēng)速進(jìn)行分級淬火，以減小被處理件的畸變量。真空水淬時需避免水蒸氣對加熱室的污染，工件轉(zhuǎn)移速度應(yīng)符合工藝要求，水溫應(yīng)控制在30℃以下。為控制水面壓強，淬火時應(yīng)充氣(高純氮氣或氬氣),一般控制在1.013×10?Pa左右。淬火時，水槽內(nèi)應(yīng)進(jìn)行攪拌。工件進(jìn)行真空回火時，回火加熱結(jié)束后應(yīng)根據(jù)工藝要求采用惰性氣體冷卻。按工藝規(guī)定隨爐冷卻(如退火等)時，冷卻過程應(yīng)保持一定的真空壓強，當(dāng)爐溫降至一定溫度后方可停止抽真空。6.5出爐及清理工件應(yīng)冷卻至低于65℃后出爐。對于真空油淬，應(yīng)排清預(yù)備室(冷卻室)中的油氣后方可充氣和出爐。油淬工件出爐后應(yīng)進(jìn)行去油清理。7質(zhì)量控制與檢驗7.1外觀7.1.1真空熱處理后的工件表面應(yīng)光亮、無機械損傷。7.1.2真空熱處理后的工件表面不應(yīng)出現(xiàn)合金貧化或氧化。7.2.1真空熱處理后工件的畸變量應(yīng)在技術(shù)規(guī)定范圍內(nèi)。67.2.2工件畸變量超過技術(shù)規(guī)定時，應(yīng)在后續(xù)工序中采用正確方法進(jìn)行矯正。7.3.1工件真空熱處理后的硬度應(yīng)符合圖樣技術(shù)要求。7.3.2硬度測定部位應(yīng)按工藝規(guī)定，檢驗方法應(yīng)按GB/T38751的規(guī)定執(zhí)行。7.4力學(xué)性能工件真空熱處理后除硬度外有其他力學(xué)性能要求的，應(yīng)滿足其要求。7.5顯微組織工件真空熱處理后有顯微組織要求的，應(yīng)符合相關(guān)技術(shù)要求，檢驗方法按GB/T執(zhí)行。34895的規(guī)定8.1安全和衛(wèi)生真空熱處理過程中的安全和衛(wèi)生應(yīng)符合GB15735的有關(guān)規(guī)定。真空熱處理過程中氣體的排放應(yīng)符合GB3095的要求，必要時應(yīng)對排出氣體進(jìn)行凈化處理。9能源消耗9.1真空熱處理工藝的能源消耗應(yīng)符合GB/T17358、GB/T19944的有關(guān)規(guī)定。9.2真空爐的空爐損耗功率和冷卻水耗量，氣、油等輔料消耗量均應(yīng)符合GB/T38819規(guī)定的綠色10人員要求真空熱處理操作人員應(yīng)經(jīng)過設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)或擁有相關(guān)資質(zhì)的機構(gòu)進(jìn)行設(shè)備操作及安全培訓(xùn)后持證11產(chǎn)品記錄與報告單11.1產(chǎn)品記錄工件在真空熱處理過程中的相關(guān)技術(shù)參數(shù)、檢測數(shù)據(jù)等應(yīng)有完整記錄，記錄的保存年限應(yīng)符合相關(guān)的管理要求。11.2產(chǎn)品報告單根據(jù)要求可按每批或每爐開具報告單。報告單內(nèi)容包括：a)批號或爐號；b)工藝類型及工藝代號；7c)工件的名稱和圖號；d)工件用材料牌號；e)單件質(zhì)量及數(shù)量；f)加工單位名稱；g)質(zhì)量檢測結(jié)果；h)操作者姓名或代號；i)質(zhì)量檢驗員姓名或代號；j)報告日期。8(資料性)常用金屬材料真空熱處理時的最大允許壓升率表A.1為常用金屬材料真空熱處理時的最大允許壓升率。表A.1常用金屬材料真空熱處理時的最大允許壓升率材料允許壓升率合金結(jié)構(gòu)鋼鐵素體不銹鋼[Cr(質(zhì)量分?jǐn)?shù)):12%～17%]馬氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼沉淀硬化不銹鋼鎳合金鈷合金冷作模具鋼耐熱模具鋼Mo系列高速鋼鎢、鉬鈮鉭鈦及鈦合金銅合金9(資料性)常用金屬材料在真空下可以相互接觸不黏合的最高允許溫度表B.1為常用金屬材料在真空下可以相互接觸不黏合的最高允許溫度。表B.1常用金屬材料在真空下可以相互接觸不黏合的最高允許溫度單位為攝氏度材料WMoAl?O?BeOMgOSiO?ThO?ZrONiFe?CW25402205—MoAl?O?———— ————BeO 一MgO———————SiO?———— — — ThO?———— ——2205 ZrO?—————2040——————— ——————2340——— —————Ni————————————Fe* C —2205“適用于Ni、Fe、Cr合金。(資料性)常用金屬材料真空熱處理參考數(shù)據(jù)表C.1為常用金屬材料真空退火溫度和推薦的真空壓強，表C.2為常用金屬材料的真空熱處理表C.1常用金屬材料真空退火溫度和推薦的真空壓強材料名稱退火溫度范圍/℃推薦真空壓強/Pa銅絲250～5002.6×102~6.6×102鉬1.33×10-*～1.33×10-1鉭1.33×10~*～1.33×10-1鈦700～7501.33×10~2~1.33鋯900～10001.33×10~2~1.33鎢1400和以上1.33×10-2～1.33×10~1鈮和鈮合金1.33×10-4～1.33×10~3不銹鋼(非穩(wěn)定型)1.33×10-1～1.33不銹鋼(Ti或Nb穩(wěn)定型)1.33×10-3～1.33×10-2表C.2常用金屬材料的真空熱處理溫度、真空壓強和冷卻方式二鋼號回火或時效℃℃℃冷卻方式℃冷卻方式W6Mo5Cr4V2600～650850～900~10-11200～124050～100(N?分壓)惰性氣體冷卻；惰性氣體分級冷卻540～5801.2×10?~2.0×10惰性氣體冷卻W6Mo5Cr4V2Al600～650850～9001～10-11200～1230540～560W12Cr4V4Mo600～650850～9001～10-11220～1250550～580W2Mo9Cr4V2Co8600～650850～9001～10-11190～1200540～580Cr12MoV500～550800～8501～10-11000～1050油冷卻惰性氣體冷卻惰性氣體分級冷卻170～250空氣爐空氣冷卻Cr12500～550800～8501～10-1950～980180～2003Cr2W8V480～520800～8501～10-11050～1100560～5801.2×10?~2.0×10惰性氣體冷卻600～6404Cr5MoSiV(H1l)600～650800～8501～10-11000～103050～100(N?分壓)530～5604Cr5MoSiV1(H13)540～675835～8551～10-11010～1050540～560GCr15520～580830～8501～10-1油冷卻150～160空氣爐油冷卻GCr15SiMn520～5801～10-1820～840150～1600Si2MnVA500～550860～800410～4601.2×10?~2.0×103用惰性氣體快冷50Si2CrVA500～5501～10-1850～8701430～48050CrVA500～550850～8701～10-1470～4204Cr13800～8501～10-11050～11001油或惰性氣體冷卻200～300空氣爐空氣冷卻95Cr18800～8501～10-11010～10501～10-1200～30095Cr18MoV800～8501～10-11050～1070100～20005Cr17Ni4Cu4Nb800～8501～10-11030～1050148