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真空熔煉使在常壓下進(jìn)行的物理化學(xué)反應(yīng)條件有了改變，這主要體現(xiàn)在氣相壓力的降低上。只要冶金反應(yīng)中有氣相參加，而且反應(yīng)生成物中的氣體摩爾數(shù)大于反應(yīng)物中的氣體摩爾數(shù)的數(shù)值時(shí)，若減小系統(tǒng)的壓力，則可以使平衡反應(yīng)向著增加氣態(tài)物質(zhì)的方向移動(dòng)，這就是真空熔煉中物理化學(xué)反應(yīng)的最根本的特點(diǎn)。

一、真空熔煉中對活潑元素的控制

大氣熔煉和澆注的主要缺點(diǎn)之一是合金成分(主要是一些比較活潑的元素)由于燒損不易準(zhǔn)確控制，而真空熔煉不受周圍氣氛污染，金屬液與大氣中的氧和氮脫離接觸，所以真空熔煉能嚴(yán)格控制合金中活潑元素，如鋁、鈦等的含量，將合金成分控制在很窄的范圍內(nèi)，因而能保證合金的性能、質(zhì)量及其穩(wěn)定性。

二、真空下的碳脫氧反應(yīng)

大氣熔煉碳氧反應(yīng)對金屬液起著除氣作用和機(jī)械攪拌作用，但由于碳的脫氧能力不強(qiáng)，不能單獨(dú)用作脫氧劑，往往要用硅、鋁等金屬脫氧劑進(jìn)行沉淀脫氧。在真空熔煉中，由于氣相壓力低，且碳氧反應(yīng)生成的CO氣泡能夠不斷的被抽走，而使平衡向生成CO的方向移動(dòng)，即[C]+[O]={CO}反應(yīng)不斷向右方進(jìn)行，從而提高了碳的脫氧能力。大量實(shí)踐數(shù)據(jù)表明：真空熔煉與大氣熔煉相比較，碳的脫氧能力約提高100倍。真空熔煉鎳基合金時(shí)，將合金的氧含量降低到20×10以下是不難做到的。真空下用碳脫氧，不僅具有高的脫氧能力，而且其脫氧產(chǎn)物是氣體，易于排除，而不沾污金屬熔池，這比用硅、鋁等生成固態(tài)脫氧產(chǎn)物的脫氧劑要優(yōu)越得多，因此在真空熔煉中，碳是理想的脫氧劑。

三、真空下的脫氣

金屬中的氣體雜質(zhì)主要是指存在于其中的氫和氮。氣體對合金質(zhì)量有很大影響，不但降低合金的力學(xué)性能，而且是產(chǎn)生發(fā)紋、白點(diǎn)、脆化及皮下氣泡等缺陷的主要原因。氫和氮在金屬中的溶解度服從于平方根定律，即氫和氮在金屬中的溶解度與其在氣相中分壓力的平方根成正比。在一定溫度下，當(dāng)金屬液上方氣相分壓力降低時(shí)，則金屬液中氣體的溶解度也隨之降低，這充分說明真空熔煉對于去氣有著極大的優(yōu)越性。真空熔煉可以很容易地將鋼和合金中的氫脫到很低程度，而氮與氫有所不同，除可溶于金屬液外，且擴(kuò)散系數(shù)小，還可與鈦、釩、鋁、鋯等生成化合物，以穩(wěn)定的氮化物夾雜形式存在于鋼和合金中，因此去氮要比去氫困難得多。

四、真空熔煉過程中金屬雜質(zhì)及合金元素的揮發(fā)

同一溫度下，不同元素的蒸氣壓不同。在真空條件下，金屬液中某些蒸氣壓較高的元素，當(dāng)真空室內(nèi)壓力降低到低于其蒸氣壓力時(shí)，這些元素就有可能從金屬液中揮發(fā)。真空熔煉的重要優(yōu)點(diǎn)之一是可揮發(fā)去除一些有害金屬雜質(zhì)，如Pb、Cu、Sb等。這些元素能顯著降低合金質(zhì)量，而在一般大氣熔煉中又不能去除，采用真空熔煉是減少這些元素在合金中含量的惟一有效方法。但伴隨著有害雜質(zhì)的去除，合金中一些有益元素也要揮發(fā)，造成合金元素的損失，并給準(zhǔn)確控制合金成分帶來困難。揮發(fā)過程是一個(gè)復(fù)雜的反應(yīng)過程，揮發(fā)的量和速度取決于很多因素，主要有合金成分(元素本質(zhì)及其在金屬液中的活度)，熔煉溫度，熔煉保持時(shí)間，爐內(nèi)真空度，熔池?cái)嚢枨闆r及表面積大小等。應(yīng)當(dāng)了解真空熔煉條件下的元素?fù)]發(fā)規(guī)律，采取正確熔煉制度，以保證有害雜質(zhì)有效去除，而有益元素?fù)p失最少，將合金成分準(zhǔn)確的控制在要求范圍內(nèi)。