真空炉的设计目的是在热处理工艺开始时抽出大气压气体，同时还能引入工艺气体以达到特定的亚大气压，真空炉在工艺过程中的任何时候都能很好地控制炉内气体的数量、来源和质量。
在淬火过程中引入惰性气体是一种公认的控制淬火速度和效果的技术。此外，在淬火室温度升高时添加特定的工艺气体还能带来更多好处，提高各种热处理应用的效果。
真空炉工艺的第一个步骤是将大气中的空气从压力室中排出。加热金属零件会使其特别容易与大气气体中常见的元素（如水蒸气或氧气）发生反应，因此移除大气气体可大大限制不必要的反应。但是，有目的地引入工艺气体可以在工艺过程中产生理想的反应或条件。
在升温过程中回充工艺气体的能力可以创造重要的优势。有些操作可能需要引入极少量的气体（0.01 托至 10 托），以帮助使用氢气去除氧化物，添加碳等元素以实现表面硬化，或添加惰性气体以限制铬在涉及钢的高温工艺中升华。其他配方可能需要引入足够的工艺气体（1 Atm 或更高），以便通过操作内部风扇进行对流加热，从而均匀加热具有复杂几何形状或大截面的零件。
炉子设计包括两个部分压力气体端口，由质量流量传感器进行调节。
在这里，我们可以看到一个连接到质量流量传感器的调节器压力表，并通过一个阻断阀和一个分压手动节流阀进行进一步调节，以最大限度地控制流入系统的气体。
分压：在近真空压力下保持反应控制
分压工艺是指在炉子被抽空后，向炉子中引入非常小流量的工艺气体，从而在温度升高时产生或控制反应。工艺气体可以是氩气或氮气等惰性气体，也可以是氢气或乙炔等活性气体。
一种分压热处理工艺可用作吹扫，以确保通过添加惰性气体将大气气体中的大部分剩余原子和分子冲出熔炉。惰性气体（如氩气）在升温过程中加入容器中，可将氢气、氧气和氮气等较小的原子或分子挤到一边，迫使它们在系统第二次排空炉子时迅速找到出口。
惰性气体还可以减缓铬等元素的升华过程，因为铬在高温和极低的压力下容易蒸发。即使是惰性气体产生的最小压力，也能防止铬基钢产品发生老化。
有些钢材特别容易氧化，甚至在热处理之前就已经在其表面形成了氧化物。在特定温度下的热处理过程中引入氢气*，可促使某些金属氧化物与腔体内的氢气发生反应，从而减少氧化现象的发生。
在转化工艺（例如 AvaC 低压渗碳）中，在低压下添加乙炔等工艺气体有助于提供符合特定要求的表面硬化解决方案。这对于具有非常复杂的微观几何形状的零件尤为有效：例如粉末冶金制造。
除这些工艺外，部分压力气体系统还可用于防止零件和夹具之间的扩散粘接，以及提供一个临时冷却步骤，从而提高真空冷却的效率。
*虽然从安全角度出发，在任何系统中引入氢气时都要非常小心，这是常识，但在涉及含钛或某些铜合金部件的工艺中，通常也不宜使用氢气。
对流热处理
对流工艺将惰性气体引入抽吸系统，直到容器内的压力达到或超过一个大气压。一个大气压相当于室温下房间内的气压。
将熔炉抽至接近真空状态，然后再将另一种气体填充到与抽气前相同的压力，这样做似乎会适得其反，但通过仔细控制气体回填中存在的元素，热处理器可以确保其部件不会与环境空气中可能存在的有害元素（如水或氧气）发生反应。
真空炉主要通过辐射热传递热量。在真空环境中，由于没有大气，热量不会通过对流方式传递。这样，操作人员就可以在热转换的整个关键步骤中对过程温度和炉腔一致性进行有效控制。但是，由于辐射热以线性方向传递能量，曲线和缝隙可能会严重影响热处理过程的一致性。
在一个大气压或更高压力的系统中加入惰性气体，有助于对流热量的传递，从而更好地控制复杂部件的热一致性。在较低温度下，对流加热比辐射加热更有效。
内部风扇产生的气流可确保热量传递到精密工件的整个几何形状中。移动气体可以向凹槽和角落提供更稳定的热传递，确保零件在抽出进行最后浸泡之前以更快的速度升温。由此产生的工艺可确保所有表面的温度更加一致，从斜坡开始到热峰值的时间更短，从而加快复杂零件的生产周期。
总结
虽然真空炉操作人员往往专注于淬火气体的输送，但在斜坡和浸泡步骤中输送工艺气体的能力为操作人员提供了提高真空炉功能的机会。由于真空炉在热处理周期中对炉腔内气体的控制能力极强，因此是使用偏压或对流热处理等工艺生产稳定、清洁零件的理想工具。
如需进一步了解如何在真空炉中使用偏压热处理，请联系我们 technical@ipsenusa.com.