真空热处理炉的分压应用

在真空条件下进行的热处理称为真空热处理。真空热处理是一种理想的无氧化、无脱碳的光亮热处理技术。但是,在真空热处理过程中金属元素的蒸发、零件表层合金元素的贫化、抗腐蚀性能的下降以及提高零件的表面光亮度等难题是不可避免要出现的，如何减少这些问题的出现是该论文要讨论的话题。

一、真空热处理下金属元素的蒸发

纯金属及合金中的金属元素在一定的温度及真空度下会产生蒸发，它对零件的真空热处理质量、对真空热处理炉的加热室污染均有着7 可忽视的有害影响。根据相平衡理论，在不同温度下，金属蒸发作用于金属表面上的平衡压力(蒸气压) 是不同的。随着温度的升高，蒸气压也升高。当外界压力小于该温度下金属元素的蒸气压时，金属元素就会产生蒸发(升华)。外界压力越小，即真空度越高，金属元素就越容易蒸发。在相同的条件下蒸气压高的元素比蒸气压低的元素更容易蒸发。

二、低压气体保护可减少金属元素蒸发

为减少或避免合金元素的蒸发，可以采取向真空加热室内回充高纯中性或惰性气体(如氮气、氩气、氦气等) 的方法来提高压强。将真空室内的压强调节在0.1~650Pa的范围内。这种真空保护气氛热处理方法(又称为低压气体保护法)，既可防止合金元素的蒸发，又可获得光亮的表面。这种方法的另一个好处是增加了对流传热作用，更有利于零件的均匀加热。真空保护气氛热处理法所使用的气体纯度一般应大99.99%。若回充的中性或惰性气体的纯度不够，不仅不会降低合金元素的蒸发速度，反而会使之增加，造成零件表层合金元素贫化，抗腐蚀能力下降。不锈钢含有大量的Cr、Ni、AL、]Mn、Ti等合金元素，其蒸气压都比较高。真空固溶处理要求在较高的真空度(1.33X 10-2~1.33> 10~3Pa)下进行; 为防止合金元素的蒸发，应采用真空分压处理，即先将加热室的真空抽至1.33X 10-2~1.33X 10~3Pa,然后回充高纯中性或惰性体，使充气压强保持在133~13.3Pa或者更高。高纯中性或惰性气体要始终保持向加热室内回充，一是使气体充分起到保护作用，提高压强减少金属元素蒸发; 二是增加气体对流传热作用，更有利于零件的均匀加热。真空时效可采用较高的真空度(1.33X 10-2~1.33X 10~3Pa)。由于时效时间较长，所以，真空炉的压升率最好小于或等于0.67Pa/h,否则，不易保证零件的表面光亮度。