高溫氣氛爐的技術(shù)原理及特點(diǎn)

氣氛爐是在某一既定溫度下，向爐內(nèi)通入一定成分的人工制備氣氛，以達(dá)到某種熱處理的目的，如氣體滲碳，碳氮共滲及光亮淬火，退火，正火等。

在空氣介質(zhì)或燃?xì)饨橘|(zhì)中加熱鋼鐵工件時(shí)，爐氣中含有大量的O2. CO2和水蒸氣,使鋼鐵工件產(chǎn)生氧化、脫磯和燒損,其反應(yīng)式如下:

氧化反應(yīng)

2Fe+O2--→2FeO

Fe+COr---→>FeO+CO

Fe +H20-- >FeO +H2

脫碳反應(yīng)

[C]+02-- >CO2

[C]+CO2-→2CO

[C]+H2O_→CO+H2

空氣和燃?xì)饨橘|(zhì)中所含的大量N2氣,對(duì)鋼鐵工件而言,處于惰性狀態(tài)不參予化學(xué)反應(yīng)。

為了使工件加熱時(shí)不氧化不脫碳，可以在爐內(nèi)充以保護(hù)氣氛。在多數(shù)情況下，保護(hù)氣氛中的

O2. CO,和水蒸氣含量,應(yīng)控制在一個(gè)較小的范圍內(nèi)。

保護(hù)氣氛可以是惰性氣體，如氬(Ar)氣和氮(He)氣,也可以是Co-H2-N2-H2O-CO2.、N2-CO-H2和N2-H2等的混合氣體。當(dāng)這些混合氣體中的成分調(diào)整得當(dāng),使其氧化與還原，脫碳與滲碳的速度相等時(shí)，就能實(shí)現(xiàn)工件的無(wú)氧化無(wú)脫碳加熱。

無(wú)氧化無(wú)脫碳加熱,簡(jiǎn)稱為無(wú)氧化加熱。無(wú)氧化加熱，一般分為光亮加熱和光潔加熱兩類。

光亮加熱,允許金屬表面有不可見的氧化膜生成,表面仍保持有金屬光澤。光潔加熱，則允許金屬表面有可見的氧化膜生成，以致表面失去金屬光澤(表面發(fā)暗)，但還沒(méi)有形成氧化鐵皮層。

目前，我國(guó)機(jī)械制造部門]中已大量采用化學(xué)熱處理，如滲碳、碳氮共滲以及氣體軟氮化等。用煤油滲碳和用煤油加氨氣進(jìn)行碳氮共滲，都不能控制工件表面的含碳量,以致零件的使用性能不穩(wěn)定。為了使氣體滲碳或碳?xì)?svg width="10px" height="10px" viewbox="0 0 15 15" class="css-1dvsrp">共滲時(shí),工件表面的含碳量能得到精確的控制，可采用可控的滲碳?xì)夥铡？煽氐臐B碳?xì)夥?svg width="10px" height="10px" viewbox="0 0 15 15" class="css-1dvsrp">就是能夠控制爐氣中的某一個(gè)(如H2O、CO2或CH)或某兩個(gè)參數(shù)(如CO2和CH4)以調(diào)節(jié)工件表面含碳量的氣氛。

我國(guó)習(xí)慣上把保護(hù)氣氛和可控的滲碳?xì)夥眨y(tǒng)稱為可控氣氛。 可控氣氛之所以能在熱處理

中得到推廣使用,是因?yàn)樗邢率龅?性。

(1)實(shí)現(xiàn)無(wú)氧化無(wú)脫碳熱處理

在空氣介質(zhì)中進(jìn)行各種熱處理時(shí)，會(huì)造成金屬大量的氧化和燒損。據(jù)統(tǒng)計(jì),在汽車和拖拉機(jī)

制造部門中,熱處理造成的金屬燒損約占其熱處理零件重量的7%。采用可控氣氛熱處理，由于工件表面沒(méi)有氧化層和脫碳層,不僅可以提高金屬零件的硬度、耐磨性和麥勞強(qiáng)度，而且還可以減少零件的加工余量,節(jié)約金屬材料。

(2)實(shí)現(xiàn)了可控滲碳

采用可控氣氛滲碳和碳氮共滲，零件表面含碳量的控制精度一般可達(dá)士0.1%C,甚至可達(dá)

+/-0.03%C,同時(shí)零件表面層碳濃度梯度比較平緩,因而使零件的耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度大為提高,這對(duì)提高和穩(wěn)定零件的質(zhì)量極為有利。采用可控氣氛滲碳,由于工件碳濃度和滲碳層深度均勻,使淬火時(shí)的變形大大減少，并能預(yù)測(cè)不可避免的變形，所以零件的合格事大為提高。精確控制滲碳鋼制零件的碳濃度,有助于控制零件殘余奧氏體量,以保證性能并省去冷處理工藝和設(shè)備。由于滲碳時(shí)碳濃度精確控制，爐內(nèi)碳黑析出少，所以使?fàn)t內(nèi)耐熱構(gòu)件壽命增長(zhǎng)，減少了維修次數(shù)，提高了設(shè)備利用率。

(3)能進(jìn)行一些特殊的熱處理工藝

如硅鋼片的脫碳退火鋼鐵工件脫磯后的復(fù)碳，低碳鋼沖壓件的穿透滲碳等都可用可控氣氛

進(jìn)行。