大型齿轮表面硬化的坑式低压渗碳是传统工艺的一种新方法。当今的制造环境要求改善流程、质量和环境。热处理应用在降低总成本和时间方面具有极大的影响。传统上，齿轮的LPC在水平批量配置中进行，其缺点包括所产生的最大齿轮尺寸的限制阻碍了大齿轮LPC的想法。立式设计允许最大限度地利用熔炉工作容积；然而，它也有自己的挑战。立式LPC油淬火设计要求很高，因为它们必须垂直连接（需要很高的车间高度和淬火坑）。可以使用带有高压气体淬火（HPGQ）的立式真空炉；然而，与油淬火相比，气体淬火有其局限性。传统的气氛坑式渗碳设计会产生不必要的（但已被接受的）影响，包括易燃气氛、笨重的气氛发生器、晶间氧化等。pit LPC方法允许LPC在真空加热室中安全环保地进行。在增强/扩散循环结束时，可以将部件从加热室中取出并放入单独的油淬通廊中。典型的LPC炉不允许这样做，因为当暴露在氧气中时内部材料会发生降解。pit LPC设计有一个加热系统，可以在真空下运行，并可以在材料转移到淬火过程中暴露在氧气中。较深的渗碳深度需要较长的渗碳周期时间，尤其是在较低的温度下，而凹坑LPC设计的优点是允许在1800-1900°F（980-1040°C）的较高温度下进行渗碳，与较低温度相比，大大减少了渗碳时间（高达50%），从而节省了运行成本和表面硬化时间。
介绍
通过渗碳进行现代表面硬化是一种实用的钢表面硬化方法，它即将迎来一百周年纪念日。尽管在20世纪之前就已经在碳环境中进行表面硬化（固体渗碳），但现代表面硬化在20世纪20年代才开始引人注目。现在，100年后，有几种不同的方法将碳引入奥氏体化的黑色金属表面，通过碳向核心的扩散增加表面的碳浓度，从而产生表面硬化的碳轮廓。奥氏体化钢是钢在超过1340°F【725°C】的高温下的相变，允许钢表面吸收更高水平的碳。这些渗碳方法包括:
- 固体渗碳。
- 液体（盐浴）渗碳。
- 气体渗碳。
- 低压渗碳。
这些方法的最终结果为低碳钢提供了具有柔软和/或坚韧芯部的坚硬耐磨的表面，并且不具有高度的淬透性。这些过程在不同设计、形状和尺寸的热处理炉中进行。
现代渗碳热处理炉可以连续式、半连续式和间歇式生产，并且可以提供水平式、立式和旋转式配置。制造量、部件几何形状、材料等级、各种几何形状和材料等级都会影响最佳熔炉类型和配置。根据获得所需硬度所需的淬火介质强度，材料等级和横截面会对设计产生重大影响。由于渗碳通常是在低碳上进行的，并且由于其低淬透性，冷却过程必须迅速以防止核心中奥氏体转变回铁素体/珠光体。高碳钢通常不需要太强的冷却过程，可以使用较慢的淬火介质。
渗碳层深度因零件的尺寸和需求而异。所需的渗碳层深度直接影响增碳的持续时间。渗层深度越深，奥氏体化温度下的增碳和扩散阶段越长。当需要较深的表面层深度时，在1，700°F（925°C）范围内进行渗碳时，需要极长的炉内处理时间。例如，0.08英寸（20毫米）大约需要12小时，而0.15英寸（3.8毫米）大约需要36小时。当在较低温度下渗碳时，碳的扩散要慢得多，并且可能需要两倍的时间。
一般来说，当需要小工作体积和低重量时，通常使用小型卧式炉配置。与大型重载相比，大型立式炉结构成为热处理的首选方法。由于这些大型部件往往很重，桥式起重机材料搬运通常是材料转移的首选方法，并且炉膛可以优化以适应大质量。还值得注意的是，将卧式炉的工作容积与井式炉进行比较，井式炉的制造成本更低，而且单位工作容积能够处理更大的质量。井式炉炉膛可以建造为处理更大的负载质量，因为它们是通过高架起重机系统装载的，而不是像卧式炉那样由底部支撑。
当制造需要对大直径部件或狭长部件进行渗碳时，所选择的炉子结构通常是井式。长部件在热处理过程中通常需要悬挂，因为水平支撑它们通常会导致下垂和变形。长部件可能又大又笨重（体积载荷小）或直径小（体积载荷大）。对于需要渗碳的大型部件来说，渗层深度较深是很常见的；这意味着组件将在熔炉中停留很长时间，使熔炉被占用，无法处理额外的负载。考虑到大型部件上较深的表面层深度会长时间占用熔炉，制造商不得不在熔炉中对尽可能多的部件进行热处理，从而影响了熔炉处理大质量和大几何尺寸负载的需求。