真空油淬是目前真空热处理的主要工艺。真空油淬技术发展过程中曾遇到的技术难点是真空油淬增碳问题，近30年解决了真空淬火油和真空油淬表面增碳等技术关键，除在工模具热处理方面应用外，已成功用于重要结构件的精密热处理。

增碳问题

钢在真空高温加热时使其表面活化，真空淬火时淬火油受热分解形成的活化碳原子在油淬过程中渗入，使工件表面形成增碳层。这种渗碳现象随淬火温度上升而更加严重，且与淬火加热保温时间无关。为防止该现象的产生，应选择质量好的真空淬火油和改进热处理工艺。真空淬火油要求有低的饱和蒸气压，良好的化学稳定性，残碳和杂质少，酸值低。关键要保证长期使用的稳定性，保证淬火后工件光亮，具有合适的淬火冷却性能。在真空淬火工艺方面，为防止增碳现象要选择合适的加热真空度，采取选充气后入油或气—油两段冷却法等。

碳污染现象

用真空油淬炉固溶处理存在碳污染（渗碳）是一个非常棘手的问题。在操作真空油淬炉中，附着在真空油淬炉料叉、料筐上的油，在操作过程带入加热室成为渗碳剂。奥氏体不锈钢、马氏体沉淀硬化不锈钢、高温合金、精密弹性合金，多属于低碳甚至超低碳的合金，含铬量又多，又是薄带制件，为渗碳提供了极好的条件，加热过程可以在基体上迅速增碳，称为碳污染。恒弹合金、奥氏体不锈钢和沉淀硬化型不锈钢，以及高温合金都是低含碳量甚至是超低碳合金，增碳不仅增大冷作硬化率，而且还会带来抗腐蚀性恶化、合金的强化机制改变等不利后果，这些都可能极大的影响正常生产甚至产品质量和性能。

解决方法

擦洗干净附着在真空油淬炉料叉、料筐上的油；包裹后再固溶加热，阻止碳与合金接触的机率，但都是事半功倍。最好的方法是改用其它炉子，如奥氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢、高温合金的固溶处理冷却速度要求都不快，完全可以采用真空气淬炉，气冷一般应用高纯度液氩，氧的含量应少于2PPm。

油面压强的选择

在低压强下，真空淬火油的冷却能力下降，对某些钢来说，可能达不到淬火的目的。为此，在淬火前，向淬火室内充入高纯的中性或惰性气体，在油面上造成一定的压强，就可以实现钢的充分淬火并获得光亮的表面。能够获得与在大气压下相同淬火硬度的最低液面压强称为临界淬火压强。临界淬火压强与真空淬火油的特性及钢的淬硬性有关。

对于淬硬性较差的钢，应选用先充气后入油的方式进行淬火。油面压强应高于其临界淬火压强。一般调节在5×10⁴Pa左右，但不宜低于1×10⁴Pa。对中等淬硬性的钢，也应采取先充气后入油的方式进行淬火。油面压强可调节在1×10⁴Pa左右，但不宜低于5×10³Pa。淬硬性很好的钢可以采取充气或不充气的方式进行淬火；采取充气方式的，可以先充气后入油，也可先入油后充气；采取先充气的方式时，充气压强可在2.5×10⁴Pa~5×10⁴Pa范围内选定。为防止和减少油蒸气进入并污染加热室，宜选用较高的充气压强。所用的气体应为高纯的中性或惰性气体。采取后充气的方式，可以充纯度较低的气体，充气压强也可低一些。采取不充气的方式进行淬火，就是工件入油前后均不充气。

另外，真空油淬比普通油淬的淬火冷却能力略低，真空油淬的淬透性一般为普通油淬的75%左右。

真空加压气淬是近年来真空热处理重要和迅速发展领域，主要的问题是淬透性和淬硬性及与传统的气淬、油淬、分级淬火或等温淬火对比和衔接，应从冷速测定和临界直径测定去研究。目前航空工业中真空加压气淬已成功用于不锈钢、高温合金、钛合金、精密合金和部分结构钢等零件的热处理，发挥了重要作用。

真空加压气淬的冷速测定

真空加压气冷，提高了冷却速度，可以代替传统的气冷、部分油冷或分级淬火，可以实现控制冷却，达到合理冷却的目的。所以研究真空加压气冷的冷却特性，并与常规的炉冷、气冷、油冷、硝盐浴等冷却方式对比是制定真空加压气冷工艺的重要依据。

真空加压气淬的淬透性

真空气淬冷却速度受多种因素影响，如气体的种类、温度、流速、压力以及工件尺寸等，为提高真空气淬时的冷却速度，可采用大换热器，以降低淬火气体温度，或加大气体流速、流量，或改单向气流为360°周向高压喷射流或上下左右交替喷射，或选用热传导能力高的气体。从安全及成本方面考虑，具有最佳冷速、最低成本和安全性的便是80%He+20%N₂混合气体。而He及其他气淬气体的回收再生技术还需研究，以利气淬技术的推广使用。理论上20×10⁵Pa的He冷却条件已达到油冷的冷速，40×10⁵Pa的H₂冷条件则可达到水冷的能力。

目前，对于真空加压气淬技术的关键是对重要的合金结构钢、工模具钢和不锈钢等测试和确定不同淬火压强的临界淬透直径，以指导真空加压气淬热处理生产。另外就是研究和发展提高真空加压气淬冷却能力的新技术。

传统的渗碳工艺炉采用低碳钢和低碳合金钢，近年航空工业发展提出了高合金钢和不锈钢渗碳要求，以提高使用温度和耐磨性，典型材料有2W10Cr3N:V、13Cr4Mo4VA（M50N:L）、1Cr11N:2W2MoV、1Cr12N:2WMoVN、1Cr17N:2、1Cr13、2Cr13等。高合金钢和不锈钢渗碳的技术关键有两个：

第一：表面镀化膜的去除

高合金钢和不锈钢的镀化膜是合金元素氧化膜，性质稳定，不易去除采用真空渗碳技术这些问题都可以迎刃而解。金属表面形成的氧化膜及一定程度上的锈蚀层在真空加热状态下会产生分解，使金属表面得到还原和净化，即所说的对金属表面的清洁、活化作用。真空渗碳加热过程为无氧真空状态，可有效去除不锈钢表面的钝化膜，而且由于在渗碳过程中不产生氧化性气氛，不锈钢表面不会重新生成钝化膜，因此，采用真空渗碳可以圆满解决不锈钢钝化膜的去除问题，并且不需要添加任何化学物、没有任何操作上的困难和污染物质的产生。

第二：渗碳温度高

由于真空渗碳炉的加热元件和保温层是石墨和碳毡，真空下的耐温可高达1700℃，因此很容易实现高温渗碳。目前先进真空渗碳炉的最高温度可达1350℃，完全能够满足任何不锈钢渗碳的温度要求。

真空渗碳基于强渗（饱和渗碳）－扩散原理，通常采用脉冲的工艺方式，这是一个充气→抽空→再充气→再抽空的循环往复过程，从而使渗碳炉内的渗碳压力形成一个高低循环的过程，故形象的称为脉冲式渗碳。充气过程相当于饱和渗碳，抽气过程相当于真空扩散，一个脉冲周期相当于一个子过程。真空渗碳过程由多个脉冲周期和扩散期组成。

磁场热处理可以提高磁性材料的电磁性能，也可以提高结构材料的力学性能。真空磁场热处理把真空热处理技术与电磁场技术结合起来，形成真空热处理的又一个分支。与普通真空热处理相比，真空磁场热处理在磁感应强度和屈服强度相同情况下，矫顽力明显降低。已成功用于航空工业生产。

近年，随着真空热处理发展和应用的扩大，真空热处理规模和水平的迅速发展，已不满足于单台或几台炉子的非连续生产，向真空热处理生产线方向发展。国外已有很多真空淬火回火生产线，真空渗碳高气淬生产线，航空工业已建成真空淬火回火生产线，由两台真空淬火炉，一台清洗机和两台回火炉组成，运行情况良好，提高了真空热处理生产水平和质量，减轻了工人劳动强度，改善了工作环境。

在初期实施炉温均匀性检测时困难很多，真空热处理炉没有专门的测温孔或装置，测量效率和准确度很低。后来解决了测温孔和装置。近几年又发展了直插式测试方法，解决了高温炉、连续炉炉温均匀性测试问题。炉温追踪仪可以实现与测温架或工件一起入炉，随系统移动，记录炉子温度均匀性或工件热工艺过程。

直插式测试方法

传统测温架测试炉温均匀性，对高温炉经常发生烧塌测温架和热电偶损坏现象，对连续炉经常发生拉断热电偶现象，直插式测试方法解决了上述困难，测试方便简捷。直插式测试炉温均匀性，首先对预定炉子的有效加热区的各测试点，从炉子顶上或侧面打几个直插热电偶的孔，在孔边缘固定法兰盘和通孔螺栓，以便固定插入热电偶，对真空炉还要作好动密封。测试时将直插热电偶从测温孔按要求插入炉膛并固定，测试后取出热电偶，恢复炉子正常情况。

炉温追踪仪

该仪器由数据记录仪和隔热箱组成，相当于飞机的“黑匣子”。首先把热电偶按测温要求固定在测温架或工件上，然后将热电偶与数据记录仪联接，把数据记录仪放入隔热箱中；测试时把测温架、热电偶及装入隔热箱中的数据记录仪一起放入炉中，数据记录仪将自动跟踪记录各点温度；测试后将数据记录仪与电脑联接，把各点温度自动打印或绘制曲线。