1 概述
80年代初可控氣氛滲碳技術(shù)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(nèi)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(jìn)行滲碳，等等。隨著真空爐制造技術(shù)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(chǎn)率
生產(chǎn)率高的標(biāo)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(rèn)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(chǎn)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(yuǎn)小于氣體滲碳工藝的滲碳?xì)怏w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(dá)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(kuò)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(shù)，設(shè)備在生產(chǎn)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(shè)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(nèi)部機(jī)器人負(fù)責(zé)料盤在內(nèi)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(jìn)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(chǎn)，而無需單獨的熱處理車間，即冷加工之后，直接進(jìn)入低壓無休止真空滲碳加高壓氣淬，亦即該設(shè)備像機(jī)床一樣，與冷加工設(shè)備聯(lián)成一條線。
2.5其他優(yōu)點
該設(shè)備設(shè)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(jìn)行操作即可獲得各爐很一致的滲碳結(jié)果;低壓真空滲碳零件表面的質(zhì)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(chǎn)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(yīng)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(shè)備漏氣。
產(chǎn)生碳黑的主要原因是滲碳?xì)獾募兌炔粔蚋撸瑵B碳?xì)庵兴伙柡吞細(xì)浠衔锵N和碳四以上高碳?xì)浠衔镌蕉鄤t產(chǎn)生的碳黑越多，故一般規(guī)定滲碳其純度在96%以上。當(dāng)然產(chǎn)生碳黑的原因還有很多，例如滲碳?xì)庵谢烊肓丝諝?滲碳?xì)獾牧髁看?滲碳?xì)獾膲毫^高;攪拌風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速低等。
4 低壓真空滲碳技術(shù)展望
低壓真空滲碳作為一全新且成熟的滲碳技術(shù)，在歐洲、美國、日本等地，已經(jīng)在汽車、機(jī)械、航空航天等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)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(lǐng)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(shù)的進(jìn)一步提高。真空滲碳的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒅鸩酵茝V，許多原先可控氣氛滲所不可能應(yīng)用和涉及的領(lǐng)域，用真空滲碳工藝及設(shè)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(shè)備自身也將會得到長足的發(fā)展。
