真空熱處理爐的分壓應用

在真空條件下進行的熱處理稱為真空熱處理。真空熱處理是一種理想的無氧化、無脫碳的光亮熱處理技術。但是,在真空熱處理過程中金屬元素的蒸發、零件表層合金元素的貧化、抗腐蝕性能的下降以及提高零件的表面光亮度等難題是不可避免要出現的，如何減少這些問題的出現是該論文要討論的話題。

一、真空熱處理下金屬元素的蒸發

純金屬及合金中的金屬元素在一定的溫度及真空度下會產生蒸發，它對零件的真空熱處理質量、對真空熱處理爐的加熱室污染均有著7 可忽視的有害影響。根據相平衡理論，在不同溫度下，金屬蒸發作用于金屬表面上的平衡壓力(蒸氣壓) 是不同的。隨著溫度的升高，蒸氣壓也升高。當外界壓力小于該溫度下金屬元素的蒸氣壓時，金屬元素就會產生蒸發(升華)。外界壓力越小，即真空度越高，金屬元素就越容易蒸發。在相同的條件下蒸氣壓高的元素比蒸氣壓低的元素更容易蒸發。

二、低壓氣體保護可減少金屬元素蒸發

為減少或避免合金元素的蒸發，可以采取向真空加熱室內回充高純中性或惰性氣體(如氮氣、氬氣、氦氣等) 的方法來提高壓強。將真空室內的壓強調節在0.1~650Pa的范圍內。這種真空保護氣氛熱處理方法(又稱為低壓氣體保護法)，既可防止合金元素的蒸發，又可獲得光亮的表面。這種方法的另一個好處是增加了對流傳熱作用，更有利于零件的均勻加熱。真空保護氣氛熱處理法所使用的氣體純度一般應大99.99%。若回充的中性或惰性氣體的純度不夠，不僅不會降低合金元素的蒸發速度，反而會使之增加，造成零件表層合金元素貧化，抗腐蝕能力下降。不銹鋼含有大量的Cr、Ni、AL、]Mn、Ti等合金元素，其蒸氣壓都比較高。真空固溶處理要求在較高的真空度(1.33X 10-2~1.33> 10~3Pa)下進行; 為防止合金元素的蒸發，應采用真空分壓處理，即先將加熱室的真空抽至1.33X 10-2~1.33X 10~3Pa,然后回充高純中性或惰性體，使充氣壓強保持在133~13.3Pa或者更高。高純中性或惰性氣體要始終保持向加熱室內回充，一是使氣體充分起到保護作用，提高壓強減少金屬元素蒸發; 二是增加氣體對流傳熱作用，更有利于零件的均勻加熱。真空時效可采用較高的真空度(1.33X 10-2~1.33X 10~3Pa)。由于時效時間較長，所以，真空爐的壓升率最好小于或等于0.67Pa/h,否則，不易保證零件的表面光亮度。