正航儀器試述熱處理中控制氣氛
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責(zé)任編輯：正航儀器
發(fā)表時(shí)間：2015-09-12
正航儀器試述熱處理中控制氣氛
控制氣氛有兩上目的：其一，使鋼鐵材料及零件在熱處理的加熱過程中不改變其表面的化學(xué)物理狀態(tài)。具體一點(diǎn)說，就是使鋼鐵材料及零件表面不發(fā)生氧化、脫碳，也不發(fā)生滲碳；不改變表面顏色及光亮度。其二，實(shí)現(xiàn)鋼鐵材料及零件表面化學(xué)熱處理，如滲碳、滲氮、碳氮共滲等。
熱處理行業(yè)中比較常用的氣氛有哪些?適用于什么工件？
熱處理行業(yè)中比較常用的氣氛有：
淬火：甲醇裂觸氣氛，氮?dú)?甲醇?xì)夥眨ǖ鶜夥眨?，氨分解氣氛（氨分解氣是保護(hù)性氣體而氨氣是滲氮用氣體）。
滲碳：甲醇+富化氣；氮?dú)?甲醇+富化氣。
碳氮共滲：甲醇+富化氣+氨氣；氮?dú)?甲醇+富化氣+氨氣。
一般地說：
甲醇裂解氣氛，氮?dú)?甲醇?xì)夥眨菏侵?、高碳鋼，合金鋼的保護(hù)加熱氣氛，滲碳及碳氮共滲的載體氣氛；
氨分解氣氛：適用于低碳鋼、低碳不銹鋼等材料的淬火、正火、退火的保護(hù)加熱。
滲碳?xì)夥眨状?富化氣；氮?dú)?甲醇+富化氣）適用高碳鋼和合金鋼的保護(hù)加熱、滲碳。
碳氮共滲氣氛（甲醇+富化氣+氨氣；氮?dú)?甲醇+富化氣+氨氣）適用高碳鋼和合金鋼的保護(hù)加熱、滲碳、碳氮共滲。
試述甲醇裂氣氛，氮?dú)?甲醇?xì)夥?，氨分解氣氛以及甲?富化氣，氮?dú)?甲醇+富化氣的氣氛性質(zhì)
甲醇裂解氣氛（CH3OH）：
550℃以下：2 CH3OH＝CO2＋CH4＋2H2
550∽700℃：2CH3OH＝CO2＋［C］＋4H2
700℃以上：CH3OH＝CO＋2H2，是還原性氣氛，具有一定的碳勢。
氮?dú)?甲醇?xì)夥眨∟2+CH3OH）：是還原性氣氛，具有一定的碳勢。
氨分解氣氛（NH3）：2NH3＝N2＋3H2具有強(qiáng)還原性。
甲醇+富化氣（CH3OH+富化氣）：是還原性氣氛，具有可調(diào)節(jié)的碳勢。
氮?dú)?甲醇+富化氣（N2+CH3OH+富化氣）：是還原性氣氛，具有可調(diào)節(jié)的碳勢。
可控氣氛熱處理電阻爐氣氛配置的計(jì)算要用到換氣次數(shù)這個(gè)數(shù)據(jù)，試述什么是換氣次數(shù)？
為了保證爐內(nèi)控制氣氛的穩(wěn)定，以及氣氛氣體與所有工件表面的均勻接觸，控制氣應(yīng)充滿整個(gè)爐膛。在熱處理過程中，由于爐門口火封消耗氣氛，吹廢氣裝置消耗氣氛，爐內(nèi)氣氛之間或氣氛和金屬零件之間，要進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)改變爐內(nèi)氣氛的狀態(tài)。因此要保證爐內(nèi)氣氛的穩(wěn)定，爐內(nèi)要不斷充入新鮮的氣體，并保證爐內(nèi)有一定的正壓力，這樣氣氛就產(chǎn)生了流動(dòng)，產(chǎn)生了爐內(nèi)氣氛的消耗量。氣體的消耗量是根據(jù)氣體流動(dòng)的力學(xué)原理進(jìn)行的，不同的爐型有不同的計(jì)算公式，并且公式較為復(fù)雜。目前通用的是經(jīng)驗(yàn)公式，理解為將控制氣氛按一定的次數(shù)進(jìn)行更換，用新鮮的氣體取代陳舊的氣體，這就是換氣次數(shù)。
對(duì)于多區(qū)域的網(wǎng)帶式電阻爐，各加熱區(qū)域起什么作用，碳勢是如何分布的？
對(duì)于多區(qū)域的網(wǎng)帶式電阻爐，加熱區(qū)域可定義為：升溫區(qū)、保溫區(qū)、強(qiáng)滲區(qū)和擴(kuò)散區(qū)，碳勢是按中間部兩略小的形式分布。比如五個(gè)區(qū)域的電阻爐，一般如下劃分：
一區(qū)為升溫區(qū)，保護(hù)加熱,防止工件氧化；二區(qū)為保溫區(qū),碳勢0.6；三區(qū)為強(qiáng)滲區(qū)，碳勢1.0-1.2；四區(qū)為擴(kuò)散區(qū)，碳勢0.8-0.9；五區(qū)為擴(kuò)散區(qū)，碳勢0.8-0.9。
對(duì)于多區(qū)域的網(wǎng)帶式電阻爐，如果按滲碳工藝要求，應(yīng)選用什么氣氛，換氣次數(shù)為多少？舉例進(jìn)行氣氛選擇并進(jìn)行各區(qū)的分配
對(duì)于多區(qū)域的網(wǎng)帶式電阻爐，按滲碳工藝要求，氣氛可選用：甲醇+富化氣；氮?dú)?甲醇+富化氣等。換氣次數(shù)要根據(jù)爐型規(guī)格、工件品種、氣氛種類、產(chǎn)量確定，一般在2.5上下。
例如對(duì)于處理標(biāo)準(zhǔn)件滲碳的爐子，氣氛可選用氮基氣氛，如：
氮?dú)釴2+甲醇CH3OH+富化氣。富化氣可為：丙烷氣C3H8、乙醇C2H5OH、丙酮C3H5OH、苯C6H6。
現(xiàn)在以爐子的加熱區(qū)分為五個(gè)區(qū)，爐膛容積8.0m³,氮基氣氛，富化氣為丙烷氣的情況進(jìn)行分析。選換氣次數(shù)為2.5，爐氣消耗量為20 m³/h。
一區(qū)，升溫區(qū)，通入氮?dú)猓獨(dú)夂牧繛?.5 m³/h；二區(qū)保溫區(qū)，碳勢0.6，通入氮?dú)?甲醇。氣氛耗量4.0m³/h，其中氮?dú)夂牧繛?.0 m³/h，甲醇裂解氣耗量2.0 m³/h；三區(qū)為強(qiáng)滲區(qū)，碳勢1.0-1.2，通入甲醇+丙烷氣。氣氛耗量為4.5 m³/h，其中丙烷氣占3℅，其余為甲醇裂解氣。四區(qū)，為擴(kuò)散區(qū)，碳勢0.8-0.9，通入氮?dú)?甲醇+丙烷氣，氣氛耗量為4.0 m³/h，其中丙烷氣占1.5℅，氮?dú)庹?0℅，其余為甲醇。五區(qū)，為擴(kuò)散區(qū)，碳勢0.8-0.9，氣氛消耗同四區(qū)，即通入氮?dú)?甲醇+丙烷氣，氣氛耗量為4.0 m³/h，其中丙烷氣占1.5℅，氮?dú)庹?0℅，其余為甲醇。以上總計(jì)氣氛消耗量：3.5+4+4.5+4+4=20 m³/h。
