3.真空渗碳
将处理的工件在真空中加热到奥氏体化，并在渗碳气氛中渗碳，然后扩散，淬火。其渗碳基本过程由分解、吸收和扩散三个阶段组成。
（1）真空渗碳的特点
真空渗碳是在高温渗碳的基础上发展起来的。由于渗碳前在真空下加热，因此钢材表面很干净，非常有利于碳原子的吸附和扩散。与气体渗碳相比，具有工艺周期短、气体消费量小、渗层质量好、工件变形小、对环境污染小、自动化程度高、劳动条件好等优点。
（2）工艺参数的选择
主要工艺参数有渗碳温度、真空度、渗碳时间、扩散时间及周期数等。
1）渗碳温度。真空渗碳温度可以较高，一般为900～1100℃，因为真空加热可以不考虑工件的氧化问题，以提高渗碳速度，缩短渗碳时间。适用于外形简单、要求渗层较深，且变形量要求不严的场合。若工件外形复杂，有变形要求、渗层深度要求、渗层均匀性要求的渗碳，则采用较低的渗碳温度。
2）真空度。真空度的选择包括起始真空度、渗碳时炉内气氛真空度、扩散阶段真空度等。装炉后，宜采用较高的真空度（1.33～0.33Pa），防止工件加热氧化并活化工件表面；扩散阶段通常为133Pa，其目的是排除炉内渗碳气氛，降低碳势，借助碳原子由渗层表面向内的扩散，降低渗碳层浓度梯度，增大渗碳层厚度。
3）渗碳时间。渗碳时间取决于渗碳温度和要求的渗碳深度。渗碳时间与扩散时间之比称为渗扩比，是调整渗碳层的碳浓度和碳浓度梯度的主要工艺参数。在炉气真空度一定的条件下，渗扩比大，则渗碳层的碳浓度高，碳浓度梯度大，渗层不均匀，但渗碳速度快。
（3）真空渗碳工艺的应用(https://www.daowen.com)
真空渗碳主要用于承受很大冲击载荷、要求高强度的模具和小型冷作模具及冷挤压成形的各类塑料模具，其使用硬度一般为58～62HRC。
实例 基体钢65Nb钢制连杆挤压模的真空渗碳。
1）工艺目的。基体钢65Nb钢强韧性好，但耐磨性差，渗碳可使基体钢在保持高强韧性的同时具有高的耐磨性，是提高基体钢模具寿命的重要手段之一。
2）技术要求。根据模具承受冲击力的大小，选择渗碳层的碳质量分数为0.95%～1.6%；不允许存在网状和块状碳化物；渗碳层厚度为0.6mm左右；渗碳设备为内热式小型真空渗碳炉。
3）工艺要点。渗碳介质采用体积分数为70%的甲烷，加入体积分数为30%的H2作为稀释气；起始真空度高，其值通常为1.33Pa，有利于防止工件氧化和较快提高炉气碳势；炉内通入介质后其真空度下降，则炉气碳势高，故应确定强渗期炉内真空度大小，通常为（2.7～4）×104 Pa；低浓度渗碳（渗碳层碳质量分数≤0.95%）时，渗扩比为1∶4～1∶5，中浓度渗碳渗扩比为1∶2～1∶3。
65Nb钢（基体钢）渗碳时，一般不会产生晶粒粗化，因此，常采用渗碳后直接淬火的工艺，为获得钢的热硬性，宜采用常规温度淬火、回火和回火次数，如图9-3所示。
图9-36 5Nb钢制连杆挤压模真空渗碳工艺