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。
1、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。
2、碳脫氧反應(yīng)
大氣熔煉碳氧反應(yīng)對(duì)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。
3、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(duì)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。
4、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。