从根本上说，真空炉中的冷却通过打破真空并引入高纯度惰性气体（如氩气或氮气）来实现。然后，该气体被加压并由强大的风扇快速循环，将热量从热材料传递到内部热交换器，热交换器再将热能排出系统。
真空冷却的核心挑战在于真空本身是极好的绝缘体。因此，冷却是一个主动的、工程化的过程，它利用加压惰性气体作为热传输介质来控制冷却速率，从而控制工件的最终金相性能。
基本挑战：无空气传热
为什么不能在真空中“冷却”
在正常大气中，热量通过传导、对流和辐射散发。真空几乎消除了传导和对流，只剩下热辐射作为热物体冷却的方法。
这个过程极其缓慢，并且无法对冷却速率进行有意义的控制，这对于大多数工业热处理过程来说是不可接受的。
引入传输介质：惰性气体
为了克服这个问题，在加热循环完成后，惰性气体被引入腔室。使用氩气和氮气等气体，因为它们化学性质不活泼，不会污染或与热金属表面发生反应。
这种气体提供了对流传热所需的介质，充当将热量从零件带走的载体。
气体淬火的机制
步骤1：回充和加压
第一步是用惰性气体回充热区。为了提高传热效率，炉膛通常被加压到高于标准大气的水平，通常范围为2到20巴（29到290 PSI）。
更高的压力意味着更高的气体分子密度，这大大增加了气体在单位体积内吸收和传输热量的能力。
步骤2：高速循环
炉内强大的高温风扇启动。该风扇以高速将加压气体循环通过工件和整个热区。
移动的气体直接从被处理零件的表面吸收热能。
步骤3：通过热交换器排出热量
现在炽热的气体从工件引开，并通过气水热交换器，这是真空炉的标准组件。
流经热交换器的冷水吸收气体中的热量。冷却后的气体随后由风扇再循环回热区，以从零件中吸收更多的热量。这个闭环过程持续进行，直到材料达到目标温度。
了解权衡
气体淬火与液体淬火
虽然气体淬火是现代真空炉中最常见的方法，但还存在其他更激进的方法，例如油、水或硝酸盐淬火。
气体淬火可提供清洁、光亮的零件表面，并最大限度地减少变形风险。液体淬火可提供更快的冷却速率，这对于某些合金达到最大硬度是必要的，但它会增加零件变形并需要更复杂的多室炉设计。
速度的成本
气体淬火的速度与气体压力直接相关。10巴淬火比2巴淬火明显更快，从而缩短了整个工艺周期时间。
然而，实现更高压力需要更坚固、更昂贵的炉膛设计，以及更强大的循环风扇，从而导致更高的资本和运营成本。选择是工艺速度和设备成本之间的直接权衡。
为您的目标做出正确选择
选择正确的冷却方法完全取决于所处理的材料和所需的结果。
- 如果您的主要关注点是最小变形和清洁的表面光洁度：标准惰性气体淬火（2-6巴）是理想的选择。
- 如果您的主要关注点是在低淬透性合金中实现最大硬度：可能需要更剧烈的高压气体淬火（10-20巴）或单独的液体淬火。
- 如果您的主要关注点是缩短批量生产的周期时间：投资具有更高压气体淬火能力的炉膛是最有效的策略。
最终，控制冷却过程与控制加热过程同样关键，以在真空热处理中获得精确且可重复的结果。
总结表：
| 冷却方法 | 主要特点 | 最适合 |
|---|---|---|
| 气体淬火 | 使用惰性气体（例如，氩气、氮气）、加压（2-20巴）和热交换器进行受控冷却 | 最小变形、清洁表面光洁度、精确金相控制 |
| 液体淬火 | 采用油、水或硝酸盐，冷却速度更快 | 低淬透性合金的最大硬度，增加变形风险 |
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