采用燒氫處理工藝可以還原去除大多數(shù)的金屬氧化物(Mg、Al、Si等的氧化物除外)。一般，燒濕氫(露點>-10℃)有助于金屬脫碳和去除表面有機物。在濕氫的氧化氣氛中，碳雜質(zhì)以CO、CO2的形式被除掉。

　　下圖6給出了相同尺寸的可伐合金、Ni與不銹鋼試樣的CO出氣率與燒濕氫時間的關(guān)系。燒濕氫半小時后，可伐的CO出氣率降低45%以上，Ni降低約32%。只有不銹鋼例外，盡管它含碳量較高，但燒濕氫并不能減小不銹鋼的CO出氣率，這說明不銹鋼的出氣機制與其他材料不同。

圖6 可伐、Ni與不銹鋼在真空中800℃時CO出氣率與燒濕氫時間的關(guān)系

　　燒濕氫會大大增加被處理材料的含氣量，尤其是氧。因此，含碳量少的材料應(yīng)當(dāng)燒干氫(露點低于-50℃)。燒干氫有利于氧化物的還原，露點越低、含氧量越少，效果越好。例如，蒙乃爾合金燒干氫(露點-65℃)后，在真空中的出氣量顯著降低，若在露點-35℃氫中處理，在真空中將放出大量CO與CO2。這是因為金屬表面被水汽氧化所致。在很多情況下，燒干氫的效果與真空除氣相當(dāng)，但燒氫的成本低并且生產(chǎn)效率要高得多。關(guān)鍵在于要保證燒氫爐內(nèi)氫氣的純凈。

　　在燒氫工藝操作中，應(yīng)采取以下措施來防止外界氣氛及燒氫爐內(nèi)脫附水氣對爐內(nèi)氣氛的污染：

　　(1)盡量減少盛放工件的托盤的面積(例如做成網(wǎng)籃狀)，工件最好采用分開懸掛方式，這樣便于氫氣流沖洗，工件周圍的水汽濃度也不會突然增大。

　　(2)對處理的工件采取分步加熱法。先將盛工件的托盤在燒氫爐的低溫區(qū)(300℃左右)維持一定時間，這時零件吸附的水汽等很容易被H2“洗凈”，而且又不會氧化。Ni、Cu、可伐等材料用此法燒氫后的放氣量要比通常的一步加熱法(從冷區(qū)直接推入熱區(qū))幾乎減少4/5。

　　工件燒氫后的冷卻速度關(guān)系到燒氫處理后工件的含氫量。氫溶解度隨溫度升高而增大的金屬，如 Ni、Fe、Cu等(在 800℃、1個大氣壓的H2中，100克Ni可溶解7.75cm3的H2)，燒氫后若冷卻過快，將有大量的H2被“凍結(jié)”在工件體內(nèi)。例如，1100℃時H2在Fe中的溶解度是20℃時的一萬倍，若冷卻過快，H2來不及放出，F(xiàn)e中H2的濃度將遠(yuǎn)大于正常平衡濃度。

　　金屬材料燒氫時，應(yīng)注意以下問題：

　　(1)Ta、Ti、Zr、V等金屬高溫時能與H2形成脆性化合物，故不能燒氫。含Mg、Al、Cr、Ti等活性雜質(zhì)的金屬，只能燒干氫(露點小于-60℃，氧含量(體積)小于0.005%)，否則表面會生成這些雜質(zhì)的穩(wěn)定氧化物，以后在真空中受電子轟擊時會分解并放出H2。

　　(2)溶于金屬中的H2并不能置換出金屬內(nèi)部的任何氣體。卻可能使金屬產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力。這是因為溶解氫在金屬體內(nèi)的分布不均勻，主要集中于由晶格的各種缺陷引起的內(nèi)應(yīng)力較大的區(qū)域，從而導(dǎo)致應(yīng)力進(jìn)一步增大。H2又能與金屬中的氧化物、碳和碳化物作用，生成體積大的水和甲烷分子，使晶格發(fā)生畸變。當(dāng)這種內(nèi)應(yīng)力超過晶格強度時，可能產(chǎn)生變形或微小裂痕，裂痕匯集成連續(xù)裂紋后會引起慢漏。這種應(yīng)力對管殼及焊接部位產(chǎn)生的危害最大。

　　(3)氫的還原作用。H2特別是原子氫的還原作用很強，在較低溫度下便能還原許多金屬氧化物。因此，當(dāng)不同金屬同時在H2中加熱時，H2就會從與它親和力小的金屬跑向與它親合力大的金屬，例如Cu和Mo在一起燒氫時，Cu的氧化物容易還原，導(dǎo)致燒氫爐內(nèi)水汽增加使Mo氧化。而氧的遷移速率在H2中最高，在惰性氣體中最低。氫也能使碳從碳濃度高的金屬(碳鋼、碳化的零件等)遷往碳濃度低的金屬(Mo、W等)，造成零件發(fā)脆或表面性質(zhì)改變。

　　(4)陰極部件燒氫有助于減輕活性氣體對陰極的危害甚至起激活作用。但是這只對普通氧化物陰極及LaB6陰極有效，對其它陰極并無明顯作用甚至有害(例如Th-W陰極等)。

　　一般情況下，工件燒氫的溫度采用材料的退火溫度，這樣可以在保證工件具有良好真空表面性能的同時，消除掉加工過程中造成的內(nèi)應(yīng)力。

　　常用材料的燒氫和真空退火規(guī)范見表2。表中所列的干氫，是指露點低于-50℃，水汽分壓力小于10-1Pa的氫氣，適用于含碳量少，需要去除表面氧化物而不增加含氧量的材料。對于支架和彈簧等預(yù)應(yīng)力零件，其烘烤溫度應(yīng)低于退火溫度。鋁零件因熔點較低，其烘烤溫度一般不超過500℃。對于厚壁或直徑大的工件，則應(yīng)適當(dāng)延長退火時間。

表2 常用材料的燒氫及退火規(guī)范