真空热处理作用

真空热处理作用真空可以指压力小于正常一个大气压（负压）的任何气态空间。当金属的热处理过程是置于真空中进行时，就称为真空热处理。真空热处理几乎可实现全部热处理工艺，如淬火、退火、回火、渗碳、渗铬等；在淬火工艺中可实现气淬、油淬、硝盐淬火、水淬、脱气等，在通入适当介质后，也可以用于化学热处理。真空状态下负压的程度称为真空度。真空度最常用的单位是Pa和托（Torr,1Torr=133.3Pa）。气压越低，真空度超高；气压越高，真空度越低。根据真空度的大小，真空通常被分为低真空、中真空、高真空和超高真空四级。另外，真空度还常用真空状态内水蒸气的露点表示。真空炉中的气体包括残留空气、炉体及工件内释放的气体；润滑油蒸发气体和外界渗入气体等，非常复杂，必须要用真空泵不停排气以保证达到所需要的真空度。真空热处理方法所得到的金属工件表面可以获得一般热处理所没有的特殊效果，显示一定的优越性。真空气氛在钢的热处理过程中，主要有以下几种有益或有害的作用。（1）脱脂工件在热处理之前，由于机械加工或压力成型，往往在表面粘有油污。粘附在金属表面的油脂、润滑剂等蒸气压较高，在真空加热时，自行发挥或分解成水，氢气和一氧化碳等气体，并被真空泵抽走，与不同金属表面产生化学反应，得到无氧化、无腐蚀的非常光洁的表面。不过，生产中工作一般仍要进行预先脱脂处理，以减轻油污对于真空系统的污染。（2）除气金属在熔炼时，液态金属要吸收H2、O2、N2、CO等气体，由于冷却速度确认太快，这些气体留在固体金属中，生成气孔及白点等各种冶金缺陷，使材料的电阻、磁导率、硬度、强度、塑性、韧性等性能受到影响，根据气体在金属中溶解度，与周围环境的分压平方根成正比的关系，分压越小即真空度越高，越可减少气体在金属中的溶解度，释放出来的气体被真空泵抽走。（3）分解氧化物金属表面的氧化膜、锈蚀、氧化物、氢化物在真空加热时被还原、分解或挥发而消失，使金属表面光洁。钢件真空度达0.133~13.3Pa即可达到表面净化效果。金属表面净化后，活性增强，有利于C、N、B等原子吸收，使得化学热处理速度增快且成分均匀。当真空度足够，氧的分压低于氧化物分解压力时，可以使表面已经形成的氧化物发生分解而被去除，获得光亮的表面。（4）表面保护真空热处理实质上是在极稀薄的气氛中进行，炉内残存的微量气体不足以被处理的金属材料产生氧化脱碳、增碳等作用。使金属材料表面的化学成分和原来的光亮度保持不变。真空热处理同样具有下列不利现象。（1）合金元素的蒸发各种金属在不同温度下有不同蒸气压，当真空度提高，时，蒸气压高的金属（Mn、Cr）容易蒸发，损害材料本身化学成分构成并污染其它金属表面，使零件之间或零件与料筐之间黏结，造成电气短路，材质改性等缺陷。对于钢来说，真空热处理时最容易蒸发的合金元素是Mn、Cr，而它们又是钢中常用的金属元素。通常零件应先抽成真空，加热至800℃以下；800℃以上应通以惰性气体，将真空度降低20~26.7Pa。（2）真空加热油淬引起钢件渗碳钢经真空加热油淬后会引起渗碳。如：30CrMrSiN2A钢在真空度为10-2×1333.3Pa、加热温度为900℃情况下油淬就可发现有渗碳现象。这是由于在高温真空加热时对表面的净化作用使得材料表面处于活性状态，当炽热的工件与淬火油接触时，在油蒸气的包围下引起渗碳过程。一般来说，这种钢件渗碳对于材料表面性能是有害的。减轻真空油淬渗碳可采用推迟工件进入油中的时间；淬火开始阶段使油上方保持低压状态；工件浸入油中前稍稍氧化等。