真空热处理：工艺原理与实施

第二章　真空热处理工艺原理

第一节　金属在真空状态下的相变特点及其表面状态

金属在真空(比一个大气压低得多的压力)条件下的固态相变(也包括其他非相变的组织状态变化)现象和理论是真空热处理原理的核心，是制订真空热处理工艺规范、操作方法以及选择设备的重要依据。目前，热处理工艺主要是在常压下进行的，人们对常压下的金属固态相变理论是比较熟悉的。近年来，由于真空热处理得到了迅速的发展，因此，人们便自然地提出了这样的问题:外界压力的变化会对金属的固态相变产生什么影响呢。

我们知道，当对金属晶体施加外压强p，使其体积V产生了变化ΔV时，则

式中:G为体积弹性模量。另外，

pΔV=－ΔU

式中:ΔU为金属的总结合能U的变化量。总结合能是由原子间的作用力决定的。可以得出结论，即外压强所引起的晶体体积和结合能的变化将对伴随有体积(比容)、晶格常数变化的相变有促进或抑制作用。此外，外压强造成的弹性应力将促进或抑制溶质原子的扩散(上坡扩散现象是说明应力、应变对扩散具有影响的一个很好的例子)。因此，外界压力的大幅度增减将对扩散和非扩散型相变产生明显的影响。

实践已证明，高压对金属的高温及中温扩散型相变具有抑制作用(图2－1):铁碳合金相变点A1及A3随压力增大而下降。图2－2表明，0.44%碳钢在24kbar高压下先共析铁素体析出线消失，P型，B型等温转变的孕育期延长了近千倍。0.44%C、0.82%C钢在高压下柱状贝氏体出现的温度比在1个大气压下出现柱状贝氏体的温度要低，其降低量约与共析转变温度在同样的高、低压下的转变温度之差相类似，见图2－3。高压下片状马氏体数量增多，板条马氏体的数量减少。从图中还可以看到，Ms点在高压下将降低。

图2-1　铁碳合金的温度—成分—压力相图

从这些实验结果可以看出，当压力增至24kbar(23688atm)～30kbar(29610atm)时，固态相变将产生显著的变化。然而，从图2－1～图2－3可以得出这样的推断:一个大气压的变化(从1atm降到0——绝对真空)，引起的临界点和等温转变曲线的变化是微乎其微的。

图2-2　0.44%C钢在1atm和24kbar压力下的等温转变曲线图

图2-3　在1atm和30kbar压力下，柱状组织与马氏体转变的含碳量与温度关系曲线

众所周知:扩散系数。从理论上讲，压力的小变化也将造成晶体中弹性应力的变化，进而对扩散激活能E带来影响。但这与绝对温度T的变化对其产生的影响，进而对扩散型相变的影响相比较，是可以忽略的。

按照反应压力对相变点影响的克拉珀龙、克劳修斯方程

式中:p为压力;T为相变温度;ΔH为相变热;R为气体常数。

可以看出，由1atm到真空状态(即使是绝对真空)，相变热变化不大，因而相变温度变化不大。实践证明，压力每增加10kbar(9870atm)，铁碳合金的Ms点将下降40℃。可以推论，在1个大气压范围内的压力变化也仅使Ms产生0.004℃的变化。

直至目前为止，有关在真空状态下的金属相变资料发表的很少，对此问题作出全面而深入的分析尚不可能。目前可以得出的结论是:只是在外界压力相当高时才对金属固态相变产生明显的影响，而在与大气压只差0.1MPa范围以内的真空下，固态相变的热力学、动力学不产生什么明显变化。因此，人们在制订真空热处理工艺规程时，完全可以依据常压下固态相变的原理，并且可以参考常压下各种类型组织转变的数据。然而，真空热处理还是具有一系列物理化学和工艺的特点的。例如，研究表明，在真空状态下加热的金属晶须形状将发生变化，蒸发、吸附是变化的原因。在真空条件下加热GCr15钢时，奥氏体晶粒度较在同样温度盐浴炉中加热的试样略粗大些。

真空作为一种加热介质或气氛与在大气下的加热相比还有一系列其他的特点，这对真空热处理工艺的制订是重要的。

第二节　真空的保护作用(光亮热处理)

一般的金属材料在空气炉中加热，由于空气中存在氧气、水蒸气、二氧化碳等氧化性气体，这些气体与金属发生氧化作用，其反应式如下:

2M+O2→2MO

M+H2O→MO+H2

M+CO2→MO+CO

结果使被加热的金属表面产生氧化膜或氧化皮，完全失去原有的金属光泽，这是因为金属对氧具有氧化亲和力，同时，这些气体还要与金属中的碳发生反应，使其表面脱碳;如果炉气中含有一氧化碳或甲烷气体，还会使金属表面增碳;对于化学性质非常活泼的Ti、Zr以及难熔金属W、Mo、Nb、Ta等，在空气炉中加热，除了要生成氧化物、氢化物、氮化物外，还要吸收这些气体并向金属内部扩散，使金属材料的性能严重恶化。这些氧化、脱碳、增碳、吸气甚至产生腐蚀等弊病，有时在可控气氛炉或盐浴炉中也难以避免。一般的解决方法，就是在工件热处理前留有加工余量，热处理后再加工，去掉氧化、脱碳层等。

随着科学技术的发展，对金属材料的表面质量和尺寸精度的要求越来越高，为了满足现代科技的要求，越来越多地采用了真空热处理。

真空热处理实质上是在极稀薄的气氛中进行的热处理。根据气体分析，真空炉内残存的气体是H2O、O2、CO2以及油脂等有机物蒸气。由于这些气体的实际含量非常少，即其分压力很低，不足以使被处理的金属材料产生氧化、还原、脱碳、增碳等反应，因此，金属表面的化学成分和原来的表面光亮度可保持不变，所以，又称为光亮热处理。

在高真空中具有两个特点，第一，高真空气氛的化学活性极低，因此，利用真空热处理时，气相与固相界面上发生的反应，如氧化、还原、脱碳、增碳等，不会进行到有影响的程度;第二，高真空气氛使气体体积增大的变化非常迅速，可导致金属或合金放出溶解的气体或使金属氧化物发生分解。正是由于高真空气氛的这两个特点，在高真空气氛中，因氧的分压力很低，氧化作用被抑制。因此，为了达到无氧化的目的，必须使氧的分压力低于氧化物的分解压力。

在图2－4中示出了氧化物形成的自由能变化ΔF与温度的函数关系，此值愈低，氧化物就愈稳定。在真空热处理炉内，PO2可以再降低一些。但是，即使在这样的情况下，如果根据图2－4分析，除Cu和Ni等一部分金属外，大部分的金属，尽管在真空热处理的条件下，也仍然是容易氧化的。

图2-4　金属氧化物的分解自由能

譬如，以Ni的氧化为例，为下列方程式:

2Ni+O2=2NiO

假定Ni和NiO的活度各为1，则反应的平衡常数为K=1/PO2，其表达式如下:

ΔF=RTlnPO2

现在试求防止在1000℃下氧化的条件。根据图表求得与此温度相对应的ΔF值，再倒算求出PO2，计算的结果表明，氧的分压力在10－10大气压以下。再看Ti的氧化物分解压，其PO2是在10－28大气压以下，但是实际上，只要达到10－4大气压时，几乎所有的金属都可以避免氧化，而获得良好的光亮表面。据分析，这是因为Ni和Ti中的C扩散于表面，成为CO而被还原的缘故。

现在探讨关于真空中金属的氧化问题。暂先假定，真空中残存的气体成分与排气前的气体成分是相同的。这样在空气排除的情况下，氧在残存气体中约占20%。

处于真空中的金属氧化是由于炉内残存的氧和从炉外渗入的氧的因素造成的，氧化程度取决于氧量的多少。

在反应式为

2M+O2→2MO

时，氧的分压力在达到平衡之前，其反应是沿→的方向推进。因此，参与反应的氧量如下。

(1)完全密封炉内的氧量

vc=V(1/5p－PO2)/P

式中:V为炉内空间容积(L);p为真空度(Torr);PO2为氧的分解压力(Torr);P为标准压力760Torr;vc为氧量(L)。

(2)泄漏渗入的氧量

vi=1/5Lt/P

式中:L为量(LTorr/s);t为时间(s);v为渗入的氧量。

所以，起氧化作用的总氧量为

v=vc+vi={V(1/5p－PO2)+1/5Lt}/P

在一般情况下，与p相比较，PO2值极小，可以忽略不计，其式如下:

v=(Vp+Lt)/5P

从上述公式中可以看出，若炉内的容积不变，随着处理时间的增加，起氧化作用的氧量与其说取决于炉内的真空度，不如说取决于泄漏量。例如:在内容积为1m3的炉内，10－1Torr时的泄漏量为1LμmHg/s，而真空度在0.0133Pa的泄漏量为100LμmHg/s，则起氧化作用的氧量经过100min后，处于前一场合时为27.9cm3(标准)，处于后一场合时为156cm3(标准)。因此，为了减少炉内的氧化作用，最好尽量减少泄漏量。一般设计良好的周期式真空热处理炉的泄漏量为1LμmHg/s以下，所以，起氧化作用的氧量并不多。

光亮热处理是一种能够防止在热处理中引起氧化反应，仍然获得原有光亮表面的热处理方法。光亮热处理也可以使用保护气氛以及氩、氦和氮等惰性气体进行，达到防止金属在热处理中氧化的目的。但是，对于容易氧化的Cr、Ti、Ta、Mo和W等金属和合金，如果在上述气体中混有微量的氧化性气体的话，就会引起氧化而消耗。要把惰性气体中的杂质含量降低至百万分之一是相当困难的，也是很不经济的。但要使真空“气氛”中的相对杂质含量降低到百万分之一，即达到0.133Pa的真空度，只要配备普通的机械泵加上增压泵即可。真空热处理可以使几乎所有工业用金属材料保持原有的表面光洁度、尺寸精度和性能要求，而且可以减少热处理后的加工及电镀前的吹砂清理工序。因此，真空是最为理想的热处理“气氛”。

第三节　真空的除气(脱气)作用

金属材料在熔炼时，液态金属要吸收H2、O2、N2、CO等气体。金属对气体的溶解度随温度增高而增大，随温度的下降而减少。因此，当液态金属冷却成铸锭时，气体在金属中的溶解度降低，由于冷却速度太快，气体无法完全释放出来，而被留在固体金属内部，生成气孔及白点(由H2形成)等冶金缺陷或以原子和离子状态固溶在金属内。即使是采用真空熔炼，仍有一部分气体存在于金属内部。此外，这些金属材料在随后的锻造、热处理、酸洗、钎焊等热加工过程中，不可避免地还要再吸收一些气体。

吸收的气体在金属中存在的形式有:

①气体以原子或离子形式存在于金属中。它们通常以间隙原子(例如氢)和置换原子(例如氮)存在;

②气体以分子形式存在于气孔、白点和显微裂纹中;

③气体和金属以化合物形式在金属表面及内部形成单独的相，如钢中的氧化物和氮化物;

④气体在金属表面和内部气孔表面的化学及物理吸附。(www.chuimin.cn)

吸收了气体的金属材料，其电阻、热传导、磁化率、硬度、屈服点、强度极限、延伸率、断面收缩率、冲击韧性、断裂韧性等力学性能和物理性能均受到影响。因此，我们不但要控制原材料在冶金过程中的气体含量，也要设法除去在热加工工序中所吸收的气体，或改进工艺以防止气体的吸收。

根据西佛斯定律:H2、O2、N2气体在金属中的溶解度与其分压的平方根成正比，即:

式中:S为气体在金属中的溶解度;P为气氛中被溶解于金属中的气体分压;K为西佛斯常数，与温度有关。

上式说明，随着周围气氛中有关气体的分压的减小，气体在金属中的溶解度也减小，一直到与该气体分压相对应的平衡溶解度。如果金属中含有气体的量大于平衡溶解度，则多余的气体就会释放出来，因此，减低金属周围压力，即提高真空度，可以达到减少金属中所溶气体的目的，即起到除气的作用。

真空除气过程通常分为两种类型:一种称为A型除气，即在真空条件下，金属中的气体是以分子状态从金属表面释放出来，并随即被真空泵抽走;另一种称为B型除气，气体是以与金属生成的化合物蒸气自金属表面挥发而被除去。如在Nb或Ta中的氧，在真空除气时是以气相NbO2、NbO、TaO、TaO2形式自金属表面挥发而被排走。在A型除气中，气体，如H2O的蒸气，N2、CO2等气体分子，是以物理或化学吸附形式被吸附在金属表面上的，当真空度达到一定程度(如10－2Torr)时，这些气体即要产生解吸而被抽走。升高温度可以加速气体的解吸过程。

气体以原子或离子形式存在于金属点阵中，或以分子形式存在于金属内部的气孔、裂纹中，其除气过程如下。

①溶解于固体金属内，位于金属点阵间作为间隙原子的气体原子或离子，在真空除气时开始通过空隙，沿着晶界或小平面形状的点阵缺陷，如位错、低角晶界向表面扩散。

②气体原子或离子从金属内部扩散至金属表面，脱离金属点阵在表面呈被吸附状态。

③被吸附在金属表面的相同气体的原子重新结合为气体分子。

［H］吸附+［H］吸附→H2

被吸附在金属表面的不同气体原子化合为新的气体分子。

被吸附在金属表面的气体原子与金属基本点阵的原子结合而生成化合物。

［Ta］+［O］吸附→［TaO］

④重新结合的气体分子脱离固体金属表面进入真空炉室并被真空泵抽走，从而达到从金属内部除去气体的目的，其中，如［TaO］化合物则升华为气态TaO而被抽走或凝聚在真空炉内壁表面上。

如果气体是以分子状态存在于金属内部的气孔或裂缝处时，则真空除气首先使气体分子分解为气体原子或离子并溶解于金属内，其除气步骤如下。

①气体分子在气孔或裂缝处呈物理吸附状态。

②由物理吸附变为化学吸附并分解为气体原子或离子。

③分解的气体原子或离子溶解于金属的点阵中。

④通过扩散迁移而使气体原子在金属表面呈被吸附状态。以后则按前述的除气过程使气体从金属表面除去。

B型除气，实质上也属于金属氧化物在真空加热时被还原或挥发的净化过程。

综上所述，在真空中，金属的脱气过程可看成按三个步骤进行:金属中的气体向表面扩散;气体从金属表面放出;气体从真空热处理炉内抽走。

在这三个步骤中，固相中气体分子的扩散速度往往是决定脱气速度的因素。因为，真空除气之所以能够除去金属内部的气体，主要因素是在负压条件下去除金属中的气体，因此，所处的真空度状态直接影响真空除气的速度和效果。当表面层的气体量减少(真空度提高)，则金属内部与表面之间的气体分子产生浓度差，于是就引起金属内部的气体向表面扩散。而扩散常数D= D0e－E/RT，它随着温度升高而增大。因此，决定真空除气效果的第二个因素是温度，在给定的真空条件下，温度越高除气效果越好。真空除气的温度和真空度已定，真空除气的时间越长除气效果越好，因为扩散过程需要一定的时间，故真空除气时间是影响除气效果的第三个因素。但应该指出，由于受到晶粒粗大化以及金属相变等因素的限制，炉温不能升得太高。对钢铁一类有相变的金属材料来说，在相变点附近的温度进行真空除气的效果最好，这可能是金属材料在相变时对气体的溶解度减少或是在相变时由于晶格改变有利于气体原子迁移等原因。

经过真空热处理后的金属材料与常规热处理相比，力学性能，特别是塑性和韧性有明显的增加，很重要的原因是在真空热处理时的除气作用所致。

第四节　真空的表面净化及脱脂作用

真空净化作用指的是，当金属表面带有氧化膜、轻微的锈蚀、氮化物、氢化物等，在真空中加热时，这些化合物即被还原、分解或挥发而消失，从而使金属获得光洁的表面。

新鲜的金属表面一旦与空气接触，即要生成一层氧化膜或其他气体化合物，因此，金属要达到绝对净化是不可能的。如不锈钢就是因为表面自然生成一层很薄的氧化铬，才具有较高的抗锈能力。又如钛，只要与空气接触就会生成厚度在14～17(埃)的氧化膜，这种氧化膜在常温下生成很慢，存放千年以后，其累积厚度也不过是50～60(埃)。但在高温空气中加热，短时间内即可达到几千埃的厚度而变为褐墨色。

金属的氧化反应是可逆反应，当金属加热时，是产生氧化反应还是氧化物分解反应取决于加热气氛中氧的分压与氧化物分解压之间的关系，其反应方程式如下:

2MO→2M+2O

2O→O2

氧的分压是气氛中氧对总压力所贡献的压力，气氛中还含有其他气体，如氢、氮、水蒸气、一氧化碳等。气氛的压强是各个所含气体的分压强之和。氧的分解压是氧化物分解达到平衡后所产生的氧气分压。在给定的温度下，如果氧的分压大于氧的分解压，上面的反应向左进行，金属表面产生氧化;如果氧的分解压大于氧的分压，反应则向右进行，其结果是氧化物分解，产生的氧气被放出而留下来的则是金属的光洁表面，达到了金属表面净化的效果。在真空中，残存氧很少，氧的分压很低，真空度越高，氧的分压越低，低于氧化物的分解压，上述反应就向右进行，所以，真空提供了金属氧化物在加热时分解的条件。图2－5给出了部分金属氧化物的分解压与温度的关系。从图2－5中可以看出，氧化亚铜的分解压较高，氧化钍的分解压最低。同时，随着温度升高，氧化物的分解压也增高。

图2-5　各种氧化物的平衡分解压力与温度的关系

以铜和铁的氧化反应为例，其氧化物的平衡分解压力列于表2－1中。

表2-1　氧的平衡分解压力

目前，大多数真空热处理所选择的真空度范围通常在133× 10－1～133×10－6Pa之间，对常用的钢材来说，在133×10－1～133×10－3Pa即可达到表面净化的效果。但从表2－1可看出，要使FeO分解为Fe和O，在827℃时需要高于133×3.765× 10－16Pa的真空度，两者之间相差悬殊。究其原因，可能在真空中加热时，原有的氧化物转变为分解压较高的亚氧化物，这种亚氧化物在真空中加热时不经过分解而直接升华，变为气相氧化物而从金属表面消失，即产生如下反应:

属于这类的氧化物有Ta2O5、Nb2O5、SnO2、GeO2等。有些氧化物在真空中加热可直接挥发成为气态氧化物而在表面消失，对真空泵抽出的气体用质谱仪进行分析，发现了这类气态氧化物而得到证实。这些氧化物的挥发过程可表示为:

［MXOY］→(MXOY)气体↑

［MXOY］→(MXOY)n气体↑

属于这类的氧化物有VO、O3、WO3、NbO、B2O3等。

还有些氧化物在真空中加热时也可以两种形式进行挥发，即同时以氧化物和亚氧化物形式挥发:

属于这类的氧化物有TiO2、ZrO2、HfO2、UO2等。这种由氧化物不经分解而在真空中加热时以气体形态挥发而达到净化和除气的效果亦称为B型除气。除了氧化物在真空中加热时要分解或挥发外，一些氮化物、氢化物也由于其分解压较高，更容易分解为金属和气体，如BN、Nb2N、AlN、GaN等。

金属表面的氧化物在真空中加热时，也可能与从金属材料内部向外扩散至表面的H2或CO发生反应，而使金属表面的氧化物还原，如:

MO+2H=M+H2O

MO+CO=M+CO2

真空的净化作用，不仅对精密零件的热处理具有很重要的意义，而且给真空化学热处理创造了良好的条件。由于净化作用使金属表面活性增强，有利于对C、N、Cr、Si等原子的吸收，使得渗碳、渗氮、氮碳共渗等速度增快，而且渗层更为均匀。含有铬、铝的高温合金，由于其表面的氧化物比较稳定，给钎焊带来一定困难，如采用真空钎焊，这种氧化物就会分解或挥发而比较彻底地消除。这样，无须焊药即可得到高质量的钎焊接头，甚至一次进行钎焊和热处理同时完成，确保钎焊的质量，减少加工周期。

此外，在上述氧化物分解过程中还伴随有清除油脂类的有机物质的作用，即不进行清除表面油脂之类有机物质的专项处理，也能使工件获得光亮的表面。由于金属零件在热处理前的切削加工、冲压成型加工等过程中，往往要使用各种冷却剂和润滑剂;以及零件在加工搬运过程中也往往要沾有污物，如用手拿取零件会在零件上留有手印痕迹等。为了不致使所有附着在零件表面的油脂、污物等在加热时使零件表面产生氧化、渗碳、腐蚀等弊病，对精密零件要在热处理前经过仔细的清洗、除油、烘干。常用的清洗剂有汽油、丙酮、酒精、三氯乙烯或水基清洗剂。汽油等有机溶液不但耗费能源，而且有着火的危险。三氯乙烯、丙酮等污染环境。更为重要的是，对一些形状复杂，表面要求高并有盲孔、小孔、内螺纹的机械加工件、薄板拉伸件和成捆的钢丝，即使是采用上述各种清洗方法，也很难彻底清洗干净，有些附着物甚至不溶解于清洗剂溶液。这样，残存在零件上的油脂等在一般热处理炉加热时要与零件表面产生反应，生成斑痕、腐蚀而使零件报废。

由于这些油脂、润滑剂均属脂肪族，是碳、氢和氧的化合物，分解压力较高，所以，在真空中加热时很容易分解为氢、水蒸气和二氧化碳气体，立即就被真空泵抽走，因此，不致在高温时与零件表面产生任何反应，故可以得到无氧化、无腐蚀的光洁表面，所以，除非是在涂有大量润滑剂的情况下，在真空热处理之前可以不另外进行特别的清除油脂有机物质的处理。

第五节　真空的蒸发作用

真空中加热金属时，在低温下，炉内的水分和空气中的氮、氧以及一氧化碳，尤其是在工件上涂覆的油脂和其他杂质等会蒸发逸散。当温度上升到800℃以上时，从工件的表面会放出氢和氮及氧化物的分解气体，完成脱气的作用。由于这种热分解而形成的蒸发逸散现象排除了工件表面上所存在的有害气体，逸散了氧化物，使金属重现光亮，这是真空热处理优点的又一个方面，特别是有害气体的排除和光亮热处理等，有利于提高工件的质量，这是其他的热处理方法所不能兼备的。

另外，金属在真空中的这种蒸发逸散，作为真空蒸镀工艺的理论依据，得到了很好的应用。

但是，在进行真空热处理时，常常会发现零件与零件之间，或零件与料框之间相互黏接。在处理高铬冷作模具钢或铬不锈钢时，表面呈橘皮状，很粗糙，而且抗腐蚀性能明显降低。这些是真空热处理的缺点所在——金属的蒸发特性。

根据相平衡理论，在不同的温度下，蒸气作用于金属表面的平衡压力(蒸气压)是不同的。温度高蒸气压就高，固态金属的蒸发量就大;温度低蒸气压就低，如果温度一定，则蒸气压也就有一定的值。当外界的压力小于该温度下的蒸气压时，金属就会产生蒸发(升华)现象。犹如樟脑在空气中因升华作用而从固体变成气体挥发掉一样。外界的压力越小，即真空度越高，就越容易蒸发。同理，蒸气压越高的金属也越容易蒸发。表2－2内列出了各种常用金属的蒸气压。

表2-2　各种常用金属的蒸气压与温度的关系

因此，在真空热处理时，对蒸发问题应予以应有的重视，那种认为只要提高真空度，就能够取得良好效果的看法是不全面的。必须根据工件的种类，充分注意蒸发的问题。即根据被处理金属材料中合金元素在热处理时的蒸气压和加热温度，来选择合适的真空度，以防止合金元素蒸发逸出。

如钢铁中的常用合金元素Mn、Ni、Co和Cr等，以及作为有色金属主要成分的Zn、Pb和Cu等元素，在真空中加热很容易产生真空蒸镀，使工件之间相互粘连，以及从料框内取出时造成障碍。另外，用Cu和Ag－Mn合金(作为钎料)对不锈钢进行真空钎焊，在0.0133Pa以下进行加热时，Mn被蒸发，其成分显著变化，导致钎焊部位的强度大大地下降。在70～30黄铜的场合进行真空退火时，Zn被显著蒸发，产生脱锌现象，因此，要获得光亮的表面是非常困难的。但是，如果选择得当，许多缺陷是可以避免的。如Cr12MoV冷冲模具钢，在真空度为1.33Pa，温度为1050℃下保温90min后，用X射线显微分析仪测定了铬元素在距离表面150μm范围内的分布，结果没有发现脱铬现象。这是因为，由表2－2可知，在1.33Pa下，铬的理论蒸发温度为1205℃，当在1050℃时，相应的蒸气压就低，约为0.0133Pa，即蒸气压低于外界压力，所以，没有产生蒸发。该例说明，只要真空度选择适宜，是可以防止合金元素蒸发的。应该指出，合金中一些蒸气压较高的元素，如Mn、Cu、Al等，通常是以溶解于固溶体中或以各种化合物的形式存在的，在真空中加热时挥发的方式不尽相同，但其挥发的倾向是相同的，而一般说来，其蒸气压要低于纯金属的蒸气压。

另外，在真空中加热时，还可以考虑根据金属材料的种类，通入高纯度的惰性气体(即反向充气)来调节炉内的真空度，以低真空加热的方法来防止合金元素的蒸发。特别是在1200℃以上的温度加热时，Cr、Mn等均有较高的蒸气压，容易蒸发，更需要低真空加热。通入高纯度惰性气体不仅可以调节真空度，而且由于惰性气体的存在，形成对流循环，更有利于金属材料的均匀加热。

所以说，真空热处理时，金属的蒸气压是个不容忽视的问题。对于一般的合金钢来说，其一，热处理加热温度达到1200℃的时候比较少，其二，一般情况下，热处理后工件的切削余量大于元素蒸发层的厚度，所以，对工件的质量影响不大。但重要且特殊的钢种，一定要重视蒸气压的问题。