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工业保护气在金属热处理中的应用

    机械零件在加工过程中,需要放入不同加热炉进行热处理。达到预定温度后,保温一段时间后将其熄灭,然后冷却,完成热处理过程。在机械制造业中,大部分加工零件是钢材料。钢件在炉内加热时,表面会在500℃氧化,即脱碳。如果是对坯料进行处理,然后有加工余量,则可以确保氧化物脱碳层被去除。如果是后面的热处理过程,零件只剩下少量的研磨。如果氧化脱碳层较深,后面的加工不能去除,这将大大减少金属热处理后的性能。

  钢铁零件在加热时的脱碳现象,是因为加热介质中存在氧气,只要隔绝氧气加热,就可减少氧化脱碳现象,这就要求不要在空气炉中加热,通常是在盐浴炉中加热。用盐浴来隔绝氧气,需要对盐浴进行脱氧处理。处理的盐渣及蒸汽对环境也有污染。也有用真空炉进行处理的,但密封技术要求较高,且炉膛不能做的太大,限制了它的应用。

  在工业中大量采用的是气体保护炉。在金属热处理过程中,采用的气体是多种多样的,有用氩气保护的,有用氮基保护的,大量采用氮基保护气氛。用氮基保护可以不使钢铁零件产生氧化脱碳,大大增加热处理零件的表面质量,需要注意的是处理一些形状复杂的工具模具,它们经过淬火后,型腔不再进行加工,如果有氧化脱碳现象将大大减少表层的硬度,也就是减少其耐磨性和使用寿命。而采用氮基保护气氛中性加热,工作表面不再产生氧化脱碳现象,也就增加了工件表层热处理质量,增加了工件的使用寿命。

  金属热处理设备中,为了使用不同的气体进行保护,有一种多用炉或流态化炉,可以使用氮气与不同载体按不同的比例配合,可以进行氮化、氮一碳共渗(软氮化)、渗碳等多种化学热处理。

  基于工业气体对加热处理过程提供保护,并且能配制以上不同载气进行不同的化学热处理,不仅方便了材料的热处理工艺,比较大地增加了热处理效率。

  氮基保护气氛是以纯氮或工业氮为原料气体,加入适当碳氢化合物(例如天然气、丙烷等),需要时还加入某些参加反应的气体,例如氢气、氨气、二氧化碳、空气等,从而制成以氨气为主要成分的混合气。这类气体不含或含有一定的还原性气体,可比较多应用于不同的加热过程,如光亮热处理、化学热处理、钎焊以及粉末冶金烧结等工艺过程。