1 概述

80年代初可控氣氛滲碳技術已逐漸成熟，但仍存在其無法克服的弊端。例如，可控氣氛滲碳無法解決表面內氧化、高溫滲碳及深層滲碳的問題;氣體滲碳法也難于對不銹鋼、含硅鋼進行滲碳，等等。隨著真空爐制造技術的提高，許多工業(yè)爐公司開始真空滲碳的嘗試。

2 低壓真空滲碳的特點

2.1高的生產率

生產率高的標志是滲碳時間短，真空滲碳使高溫滲碳成為可能，故可大大地縮短滲碳時間，特別是要取得較深的層深，或者對滲碳認為困難的不銹鋼或硅鋼等材料是非常有利的。下圖是同一種工件獲得同種層深在真空滲碳和氣體滲碳時的時間和溫度的比較。

另外，提高溫度可以明顯縮短滲碳時間。如低碳鋼中，為獲得1mm厚的總滲碳深度，在980℃滲碳時所需的總滲碳時間為1.50h，在1038℃滲碳是僅需0.80h，相差約2倍。然而，從實際生產中所測得的數(shù)據(jù)看，真空滲碳爐升溫至高溫所耗電力與升溫至較低溫度所耗電力相差無幾。

2.2節(jié)能

低壓真空滲碳工藝的熱效率高，由于真空滲碳爐的加熱元件和隔熱材料(石墨板和石墨氈)的熱容量與氣體滲碳爐的磚砌爐壁的熱容量相比是很小的，低壓真空滲碳的氣體消耗量遠小于氣體滲碳工藝的滲碳氣體消耗量，被氣體吸收及帶走的熱量也小于氣體滲碳的，從而使真空滲碳爐的熱效率較高。在普通氣體滲碳過程中，只有6～10%的熱量用于加熱零件，而真空滲碳時則可達22～29%。

與可控氣氛滲碳相比，真空滲碳的氣氛非常簡單，滲碳僅需單一的原料氣如丙烷、乙炔，擴散僅需氮氣，且壓力非常低，因此使用氣氛的成本顯著降低。

2.3環(huán)保

由于采用冷壁爐技術，設備在生產過程中，其表面溫度與環(huán)境溫度是一致的，且無火簾火炬等，因此低壓真空滲碳爐是環(huán)保的熱處理設備。

2.4高度柔性化和自動化

由于每個加熱室可實現(xiàn)不同的熱處理工藝，內部機器人負責料盤在內搬運和分配，具有高度柔性化和自動化的特點;并且，與可控氣氛滲碳相比，開爐停爐非常簡單，每次開爐后只需半小時即可進入工作狀態(tài)，周末和假期時可隨時停爐。

低壓真空滲碳加高壓氣淬可實現(xiàn)真空意義上的在線生產，而無需單獨的熱處理車間，即冷加工之后，直接進入低壓無休止真空滲碳加高壓氣淬，亦即該設備像機床一樣，與冷加工設備聯(lián)成一條線。

2.5其他優(yōu)點

該設備設計緊湊，具有非常少的占地面積;低壓真空滲碳重現(xiàn)性好，即只要按照通過工藝試驗確定的工藝參數(shù)進行操作即可獲得各爐很一致的滲碳結果;低壓真空滲碳零件表面的質量高(不脫碳、不氧化)，從而對疲勞強度具有很有利的影響;對具有盲孔、深孔及窄縫的零件具有較好的滲碳效果，等等。

3 低壓真空滲碳工藝存在的問題

滲碳過程中、目前通用的滲碳劑如甲烷或丙烷都將產生碳黑。碳黑附著于零件上不但阻礙滲碳過程且造成滲碳層的不均勻(深度及碳濃度)。碳黑附著于加熱器上易于造成電短路現(xiàn)象。碳黑應定期清除。清除碳黑不但勞動強度大而且需拆除真空管路，因而易于使設備漏氣。

產生碳黑的主要原因是滲碳氣的純度不夠高，滲碳氣中所含不飽和碳氫化合物烯烴和碳四以上高碳氫化合物越多則產生的碳黑越多，故一般規(guī)定滲碳其純度在96%以上。當然產生碳黑的原因還有很多，例如滲碳氣中混入了空氣;滲碳氣的流量大;滲碳氣的壓力過高;攪拌風扇的轉速低等。

4 低壓真空滲碳技術展望

低壓真空滲碳作為一全新且成熟的滲碳技術，在歐洲、美國、日本等地，已經在汽車、機械、航空航天等領域獲得了廣泛的應用，呈現(xiàn)出逐漸替代可控氣氛滲碳的趨勢。尤其是在一些特定領域，更顯示出其卓越的性能，如盲孔類零件的長型噴油嘴針閥體、銷軸類零件的薄層滲碳等。這些件用一般的可控氣氛滲碳是比較困難的，而真空滲碳卻可輕易的加以解決。

我們相信，隨著低壓真空滲碳工藝和真空滲碳爐制造技術的進一步提高。真空滲碳的應用領域將逐步推廣，許多原先可控氣氛滲所不可能應用和涉及的領域，用真空滲碳工藝及設備會很容易的加以解決;而在此過程中，低壓真空滲碳工藝及設備自身也將會得到長足的發(fā)展。