在真空感应熔炼 (VIM) 过程中以特定压力维持高纯度氩气的主要目的是主动抑制钢水中的碳-氧反应。通过维持约 30,000 Pa 的气氛，您会产生一个反压力，防止过度的碳损失，从而确保合金保持其精确的化学成分。
氩气气氛的核心功能是作为化学稳定剂。虽然真空会去除不需要的气体，但氩气压力提供了一个必要的“盖子”，可以阻止碳与氧反应并蒸发，从而锁定材料的关键性能。
气氛控制的机制
抑制碳-氧反应
在纯真空环境中，钢中的氧和碳很容易发生反应，形成一氧化碳气体并逸出熔体。
虽然这种反应有时对脱氧是有益的，但不受控制的真空暴露会导致过度的碳损失。
引入氩气可以抑制这种反应，从而保留钢材所需机械等级的碳含量。
分压的作用
提到的特定压力——约 30,000 Pa——对于平衡熔体上方的分压至关重要。
该压力水平足以抵消碳-氧反应的内压，而不会重新引入污染物。
它基本上迫使化学成分稳定，防止元素在熔炼的最后阶段分离或蒸发。
防止杂质侵入
除了稳定碳含量外，氩气气氛在最后加工步骤中还充当保护罩。
它可以防止杂质元素侵入熔体，否则这些杂质可能会进入熔体，如果真空完整性波动或与坩埚发生相互作用。
这确保了最终铸锭的均匀性和清洁度。
理解权衡
真空与压力
VIM 工艺依赖于真空（用于去除）和压力（用于保留）之间的微妙平衡。
仅依靠深度真空可以消除氮和氧等大气污染物，但存在消耗挥发性合金元素和碳的风险。
相反，引入氩气可以阻止这种消耗，但会停止脱气过程。
精确的时机
氩气的引入必须精确计时。
如果引入过早，可能会捕获真空本应去除的氧气或氮气。
如果引入过晚，碳含量可能已经低于规格要求，需要进行昂贵的调整。
根据您的目标做出正确的选择
为了最大限度地提高钢材生产质量，请根据您的具体冶金目标应用氩气协议：
- 如果您的主要重点是成分准确性：在达到所需的碳含量后，以 30,000 Pa 的压力引入高纯度氩气，以阻止碳-氧反应。
- 如果您的主要重点是纯度和夹杂物去除：在大部分熔炼过程中保持高真空以消除大气气体，仅在最后阶段使用氩气来稳定熔体，然后进行浇注。
真空感应熔炼的成功不仅在于去除空气，还在于确切知道何时用受控的惰性环境替换它。
总结表：
| 特征 | VIM 工艺中的功能 | 对钢材质量的影响 |
|---|---|---|
| 氩气压力 (30,000 Pa) | 抵消碳-氧反应压力 | 防止过度的碳损失 |
| 惰性气氛 | 充当化学稳定剂/保护罩 | 防止杂质侵入和氧化 |
| 分压控制 | 平衡内部熔体反应 | 锁定精确的化学规格 |
| 战略时机 | 平衡真空脱气与保留 | 确保高均匀性和清洁度 |
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参考文献
- Jun Liu, Xikou He. Effect of Ce-Y Composite Addition on the Inclusion Evolution in T91 Heat-Resistant Steel. DOI: 10.3390/ma18071459
本文还参考了以下技术资料 Kintek Furnace 知识库 .
