(1)真空渗碳技术解决内氧化原理

由于真空渗碳是在远低于大气压10kPa (760Torr)的压力下完成的，低压真空渗碳的典型气压范围是400～666 (3～5Torr)，真空条件使得碳原子更容易向钢材表面转移；同时因为不存在气体渗碳工艺中的水煤气反应，因而也就没有内氧化现象。

(2)应用实例

汽车变速器齿轮与轴齿，原采用常规渗碳淬火工艺，由于渗碳气氛载气中存在氧和氧化物，内氧化现象无法避免，同时热处理畸变较大。

例1，输出轴，材料20MnCr5，热处理技术要求：表面与心部硬度分别为680～780HV30和350～480HV30，有效硬化层深度（硬度550HV1）为0.7～1.0mm。

1)工艺。渗碳温度950℃，加热和均温时间50min；渗碳时间10.13min；扩散时间78.87min；淬火介质为高纯度氮气；淬火压力2MPa；淬火时间10min；富化率为13.81mg/h·cm²；回火温度150℃；回火时间2.5h。

2)检验结果。表面与心部硬度分别为725～727HV30和434～442HV30；齿面有效硬化层深度为0. 788mm (550HV1)；齿面金相组织为碳化物（1级）+残留奥氏体（2级）+马氏体（2级），无明显的非马氏体组织；检查三处轴径变形（径向跳动）分别为0. 021～0.045mm、0. 029～0. 089mm和0.041～0. 054mm。

例2，从动锥齿轮，材料16MnCr5，热处理技术要求：表面与心部硬度分别为680～780HV30和320～480HV30，有效硬化层深度（硬度510 HV1）为0.5～0. 8mm。

1)工艺。渗碳温度950℃，加热和均温时间50min；渗碳时间9.25min；扩散时间49.75min；淬火介质为高纯度氮气；淬火压力1.5MPa；淬火时间15min；回火温度150℃；回火时间3h。

2)检验结果。表面与心部硬度分别为720～729HV30和350～356HV30；齿面有效硬化层深度为0.64mm (550HVl)；齿面金相组织为碳化物（1级）+残留奥氏体（2级）+马氏体(2级)，无明显的非马氏体组织；热处理变形：外平面平面度<0.05mm，内平面平面度<0.10mm，内孔圆度<0.05mm。

例3，采用低压真空渗碳不仅彻底解决了内氧化问题，而且低压渗碳设备的应用温度达到1050℃，可以在不使钢材晶粒度明显增大、不影响零件力学性能的条件下，提高渗碳速度，从而大幅度提高了渗碳速度，缩短了生产周期，提高了生产效率，节省了能源。

1)渗碳设备为低压真空渗碳设备，材料20CrMnMo、20Cr、20Ni4A，渗碳工艺条件及要求：渗碳温度980℃；渗碳层深度0.80mm；表面碳浓度0.84%。

2)检测结果。渗碳层深度为0.82mm；表面碳浓度0.85%；碳浓度梯度分布与模拟曲线基本吻合。经过渗碳淬火的齿轮，表面为金属原色，渗层无内氧化情况，组织细而均匀，达到了理想的状态。