低压真空渗碳作为一种清洁、高效、节能的先进热处理技术,以其无内氧化、可盲孔渗碳、渗层均匀性好等优势,成为当前热处理行业重点推广的技术。国际上,低压真空渗碳经过三十多年的工艺创新和技术发展,已经广泛应用于汽车、航空航天等领域。但国内相关工艺和装备的研究相对滞后,低压真空渗碳成套热处理工艺的相关机理研究不够深入,围绕各类钢种的低压真空渗碳基础研究较少,缺乏对工艺过程涉及的材料表面碳通量及扩散系数等参数的研究和原始积累。本文围绕脉冲式低压真空渗碳工艺,以12Cr2Ni4A钢为研究对象,研究了影响表面碳通量、扩散系数、奥氏体饱和碳浓度等渗碳工艺参数的因素,开展了不同温度下的渗碳实验,并对渗层的淬火及回火特性进行了研究。主要工作如下:（1）基于实验钢的马氏体转变温度与渗层碳浓度的线性对应关系,利用高温金相观察技术,在渗层淬火冷却过程中实时观察不同位置马氏体的转变情况,得到了一种测定渗层碳浓度梯度的方法,并将其应用于实验钢的渗层碳浓度检测中。（2）在渗碳压力300Pa、渗碳温度930℃的条件下,测定了在渗碳时间5s～64s之间的碳通量随时间的变化。结果表明,表面碳通量为一常数。分析实验中试样质量及外观的变化,提出在渗碳充气瞬间,乙炔快速分解后在试样表面形成附着层,保压过程中,碳原子通过该层进入金属内,抽气后附着层扩散进入钢中,直至完全消失;在100Pa、200Pa、300Pa不同渗碳压力以及930℃、950℃、980℃不同渗碳温度下,研究了渗碳压力和渗碳温度对表面碳通量的影响。结果表明,渗碳压力对表面碳通量的影响较大,渗碳温度对表面碳通量的影响较小,同时,确定了各条件下的表面碳通量值。（3）对低压真空渗碳工艺参数进行了研究:在850℃、930℃、950℃、1000℃、1050℃、1150℃的温度下分别保温1h、2h、4h,观察奥氏体晶粒的长大行为,确定12Cr2Ni4A钢的渗碳温度不应超过1000℃;将实验钢的化学成分代入与温度、碳浓度、合金成分相关的扩散系数模型中,得出了实验钢在930℃、950℃、980℃下渗碳时的扩散系数;利用热力学计算软件得出实验钢在930℃、950℃、980℃下的奥氏体饱和碳浓度值分别为1.1%、1.15%、1.26%,以此确定了不同温度渗碳时的U高值。（4）结合脉冲式低压真空渗碳原理,基于菲克扩散定律,得到了在930℃、950℃、980℃下,渗层深度分别为0.8mm和1.2mm的脉冲工艺,以此进行了 6组渗碳实验。通过对比实验得到的渗层硬度梯度曲线、渗层碳浓度梯度曲线和工艺预期,验证了低压真空渗碳工艺的可靠性,同时指出了低压真空高温渗碳的可行性和高效性。（5）使用高温金相显微镜,对830℃、880℃、930℃不同淬火温度以及1℃/s、3.5℃/s、10℃/s、15℃/s、20℃/s不同冷速下的淬火组织进行分析,结合热力学计算得到的渗层CCT曲线,研究了淬火工艺对渗层硬度梯度和组织的影响。结果表明,不同冷速对组织中各相的种类和占比影响较大,冷速大于10℃/s时,组织中几乎全部为马氏体,可获得较好的淬火效果;在830℃、880℃、930℃的不同温度保温后淬火,得到的组织中各相的种类和占比基本相同,均可获得较好的淬火效果。（6）对930℃低压真空渗碳+油淬得到的1.2mm渗层在200℃下分别回火2h、4h,观察渗层组织和硬度梯度曲线的变化。结果表明,低温回火后的渗层硬度变化是马氏体分解和残余奥氏体转化共同作用的结果。