真空热处理的作用

（1）真空的的保护作用

当金属材料在氧、水蒸气和二氧化碳等氧化性气体中加热时，由于金属对氧具有亲和力而发生氧化反应，使金属表面产生氧化物，完全失去原有的金属光泽。同时这些气体还要与金属中的碳发生反应，使其表面脱碳。如果加热炉中含有一氧化碳或甲烷气体，还会使金属表面增碳。对于化学性质非常活泼的钛、锆以及难熔金属钨、钼、钽、铌等，在空气中加热，除了生成氧化物、氢化物、氮化物外，这些气体还会向金属内部扩散，使金属的性能严重恶化。氧化、脱碳、增碳、吸气及腐蚀等过程，即使在盐浴炉中加热有时也难以避免。

真空热处理是在负压下的稀薄气氛中进行的热处理，其加热过程称真空加热。这个过程需要维持的气压状态即工作压强或称工作真空度一般在100~10^-3Pa范围内。根据气体分析，在此压强下真空炉内残存的气体，如水蒸气、氧气、二氧化碳及油脂等有机物蒸气含量已经非常之少，不足以使被处理的金属材料产生氧化、脱碳、增碳等作用。在真空加热时，由于气氛中氧的分压力低于被加热金属表面的氧化物分解压力，氧化作用被抑制，所以被处理的金属表面与原有表面光亮度比较可在很大程度上保持不变。可见真空不但能对工件加热起到保护作用，还能使金属保持原有的光亮表面，故真空热处理也属于光亮热处理范畴。

（2）表面净化作用

在真空热处理前，金属表面上经常会附着氧化物、氮化物、氢化物等物质。在真空中加热时，这些化合物被还原分解或挥发而消失，从而使金属获得光洁的表面。例如，在高速钢或不锈钢的表面上所形成的很薄的氧化膜，能够通过加热约1000℃以上的真空热处理炉中清除掉。

金属的氧化反应和分解反应是可逆的，反应向哪个方向进行，取决于炉中加热气氛中氧的分压和氧化物分解压之间的关系。氧的分压是指炉内气氛总压力中氧所占的压力。氧的分解压是指由于氧化物分解达到平衡后所产生的分压。在给定的温度下，如果氧的分压小于氧化物的分解压，则反应向右进行，结果氧化物分解。在高真空条件下，炉内残余气体很少，氧的分压很低低于氧化物的分解压，故反应向右进行，产生的氧气被泵抽出，因此氧化物被除掉，保持金属的光亮度。可见真空提供了氧化物分解的条件，使金属表面得到净化。应该指出，有些氧化物不是经过分解被净化的，如FeO在真空中加热时，可能氧化物转变为分解压较高的亚氧化物，这种亚氧化物在真空中加热时直接升华为气态氧化物，而从金属表面消失。有些氧化物在真空中加热时，能以上述两种形式进行挥发。可见，净化过程是比较复杂的。

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