【康沃真空網(wǎng)】真空熱處理在高真空中進(jìn)行時(shí)，具有以下特點(diǎn)：
①高真空氣氛的化學(xué)活性極低，在真空熱處理時(shí)，氣相與固相界面上發(fā)生的反應(yīng)，如氧化、還原、脫碳、增碳等，不會(huì)進(jìn)行到有影響的程度;
②高真空氣氛使氣體體積增大的變化非常迅速，可導(dǎo)致金屬或合金放出溶解的氣體或使金屬氧化物發(fā)生分解，正是由于高真空氣氛的特點(diǎn)，在高真空氣氛中，因氧的分壓力很低，氧化作用被抑制，故為達(dá)到無氧化的目的，必須使氧的分壓力低于氧化物的分解壓力。
光亮熱處理是一種可防止金屬工件在熱處理中發(fā)生氧化反應(yīng)，仍然可獲得光亮金屬表面的熱處理方法，光亮熱處理也可在使用保護(hù)氣氛以及氬、氦和氮等惰性氣體中進(jìn)行，同樣可達(dá)到防止氧化的目的與要求。真空熱處理可實(shí)現(xiàn)所有金屬材料保持原有的表面光潔度、尺寸精度以及性能要求，對(duì)于需要再次磨削加工的工件，可大大減少其熱處理前的加工余量，同時(shí)取消了表面的清理工序(如酸洗、噴砂、拋丸等)，故真空熱處理是最有發(fā)展前景的工藝方法，也是最為理想的熱處理“氣氛”，在熱處理設(shè)備中其占有率達(dá)到了20%以上，尤其是在航空、航天、電子元件、紡織領(lǐng)域、工模具等領(lǐng)域獲得了較為廣泛的應(yīng)用。
金屬材料在冶煉過程中，液態(tài)金屬要吸收H2、O2、N2、CO等氣體，考慮到金屬對(duì)上述氣體的溶解度隨著溫度的升高而增大，當(dāng)液態(tài)金屬冷卻成鋼錠時(shí)，氣體在金屬中的溶解度降低，但因冷卻速度過快，造成氣體無法全部溢出(釋放)，而留在固體金屬內(nèi)部，生成氣孔以及白點(diǎn)(由H2形成)等冶金缺陷或以原子和離子狀態(tài)固溶于金屬內(nèi)部。
在金屬的鍛造、熱處理、酸洗、釬焊等熱加工過程中，還會(huì)不可避免的再吸收氣體等，此時(shí)的金屬其電阻、熱傳導(dǎo)、磁化率、硬度、屈服點(diǎn)、強(qiáng)度極限、延伸率、斷面收縮率、沖擊韌性、斷裂韌性等力學(xué)性能和物理性能等均受到影響，故控制原材料在冶金過程中氣體含量，同時(shí)也要設(shè)法消除在熱加工過程所吸收的氣體等，或通過改進(jìn)工藝流程以防止氣體的吸收。
固相中氣體分子的擴(kuò)散速度往往是決定脫氣的速度，真空除氣之所以能夠除去金屬內(nèi)部的氣體，原因在于負(fù)壓條件下可去除金屬中的氣體，故爐內(nèi)真空度的狀態(tài)影響真空除氣的速度和效果。決定除氣效果的另一個(gè)因素為爐內(nèi)溫度，溫度越高則除氣效果越好。第三個(gè)因素為時(shí)間，除氣時(shí)間越長則除氣效果越佳。
經(jīng)過真空熱處理后的金屬材料工件，與常規(guī)熱處理比較，力學(xué)性能(特別為塑性和韌性)有了明顯的增加，其原因在于真空熱處理時(shí)具有良好的除氣效果所致。 表面凈化與脫脂作用在真空狀態(tài)下進(jìn)行工件的加熱，其表面的氧化膜、輕微的銹蝕、氮化物、氫化物等，被還原、分解或揮發(fā)而消失，使金屬獲得光潔的表面，這是真空熱處理的一個(gè)特點(diǎn)。
金屬的氧化反應(yīng)是可逆反應(yīng)，在金屬被加熱時(shí)，是產(chǎn)生氧化反應(yīng)還是氧化物的分解反應(yīng)，取決于加熱氣氛中氧的分壓與氧化物分解壓之間的關(guān)系。
氧的分解壓是氧化物分解達(dá)到平衡后所產(chǎn)生的氧氣分壓，氧的分解壓大于氧的分壓，則氧化物分解，產(chǎn)生的氧氣被放出而留下來的則是金屬的清潔表面，達(dá)到金屬表面凈化的效果。在真空中的殘存氧很少，氧的分壓很低，真空度越高，氧的分壓越低，低于氧化物的分解壓，反應(yīng)向右進(jìn)行，故真空提供了金屬氧化物在加熱時(shí)的分解條件。
另外爐內(nèi)的氧分壓很低的前提下，金屬氧化物可分解為亞氧化物，其在真空加熱中容易升華而揮發(fā)。工件表面粘附的物質(zhì)主要為油污等，其是碳、氫、氧化合物，蒸汽壓較高，在真空加熱過程中易揮發(fā)或分解，被真空泵抽走，起到凈化工件表面的效果。
需要注意的是金屬表面的氧化物在真空中加熱時(shí)，也可能與從金屬材料內(nèi)部向外擴(kuò)散至H2與C發(fā)生反應(yīng)，而使金屬表面的氧化物還原。在氧化物的分解過程中，還伴隨著清除油脂類的有機(jī)物質(zhì)的作用，即不進(jìn)行清除表面有機(jī)物質(zhì)的專項(xiàng)清理，也能使工件表面具有光亮的表面，其原因在于這些油脂、潤滑劑均屬于脂肪族，是碳、氫和氧的化合物，分解壓較高，故在真空加熱時(shí)很容易分解為氫、水蒸氣和二氧化碳等氣體，而隨后被真空泵抽走，不至于在高溫下與零件表面產(chǎn)生任何反應(yīng)，仍可得到無氧化、無腐蝕的清潔表面真空的凈化作用使金屬表面活性增強(qiáng)，有利于對(duì)C、N、Cr、Si等原子的吸收，使得滲碳、滲氮以及氮碳共滲等速度增快，而且滲層更加均勻。
真空的蒸發(fā)作用工件在真空爐中進(jìn)行加熱時(shí)，在低溫下爐內(nèi)的水分和空氣中的氮?dú)狻⒀鯕庖约耙谎趸嫉葧?huì)被蒸發(fā)逸散，在800℃以上從工件的表面會(huì)放出氫和氮的以及氧化物的分解氣體，完成表面脫氣作用，而熱分解形成的蒸發(fā)逸散使金屬表面光亮，這是真空熱處理的特點(diǎn)。
真空熱處理的另外一個(gè)特點(diǎn)是金屬表面元素的蒸發(fā)，這體現(xiàn)在處理高鉻冷作模具鋼或鉻不銹鋼的熱處理后零件與零件之間，或零件與料筐(工裝)之間相互黏結(jié)，表面呈橘皮狀，十分粗糙，同時(shí)抗腐蝕性能明顯降低，這就是真空熱處理的缺點(diǎn)—金屬的蒸發(fā)作用關(guān)于金屬的蒸發(fā)作用，源于相平衡的理論而言，蒸汽作用于金屬表面的平衡壓力(蒸氣壓)是有差異的，溫度高其蒸氣壓就高，固態(tài)金屬的蒸發(fā)量就大;溫度低則蒸氣壓就低，如果溫度一定，則蒸氣壓就有一定的數(shù)值，當(dāng)外界的壓力小于該溫度下的蒸氣壓時(shí)，金屬就會(huì)產(chǎn)生蒸發(fā)(升華)現(xiàn)象。外界的壓力越小，即真空度越高，就越容易蒸發(fā)，同理其蒸氣壓越高的金屬則越容易蒸發(fā)。
可見不同金屬的蒸氣壓是不同的，應(yīng)根據(jù)工件的材質(zhì)，充分注意蒸發(fā)問題，即根據(jù)被處理工件的合金元素在熱處理時(shí)的蒸氣壓和加熱溫度，來合理選擇適宜的真空度，以防止表面合金元素的蒸發(fā)。
除此之外，在真空加熱時(shí)，可考慮金屬材料的種類，采用一定溫度下通入高純度的惰性氣體(即反向充氣如高純氮?dú)狻⒏呒儦鍤獾?來調(diào)節(jié)爐內(nèi)的真空度，以低真空加熱的方法來防止工件表面合金元素的蒸發(fā)，這個(gè)措施對(duì)高速工具鋼、高合金鋼等工件比較有效的。
