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創(chuàng)建時(shí)間:2024-01-25  ?瀏覽量:0

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早在上世紀(jì)40年代,美國(guó)的W.H.Holcoroft等就開(kāi)始研究氮基氣氛熱處理并取得了成果,但是氮基氣氛真正為人們所重視,并廣泛用于生產(chǎn)還是70年代的事,即由于石油天然氣短缺而引起的國(guó)際能源危機(jī),促進(jìn)了氮基氣氛的應(yīng)用和發(fā)展。然而國(guó)際能源危機(jī)持續(xù)的時(shí)間不長(zhǎng),于上世紀(jì)70年代末便結(jié)束,已經(jīng)啟動(dòng)的氮基氣氛熱處理的應(yīng)用進(jìn)程并沒(méi)有因此而停頓,恰恰相反仍在繼續(xù)發(fā)展。


我國(guó)對(duì)氮基氣氛熱處理的研究開(kāi)發(fā),始于上世紀(jì)70年代后期,當(dāng)時(shí)主要由于液化石油氣的應(yīng)用和消防部門(mén)關(guān)于使用安全規(guī)定等問(wèn)題,使傳統(tǒng)的吸熱式和放熱式氣氛處于困難之中,不少可控制氣氛熱處理設(shè)備處于無(wú)米之炊境地而長(zhǎng)期擱置,從而轉(zhuǎn)向應(yīng)用氮基氣氛,其技術(shù)發(fā)展曾刺激和促進(jìn)了我國(guó)變壓吸附工業(yè)的開(kāi)發(fā),進(jìn)步和發(fā)展。眾所周知,氮是一種中性氣體。在非活化狀態(tài)下,氮可用作保護(hù)加熱,防止鋼件的氧化,脫碳,因而廣泛用于光亮淬火,光亮退火,光亮回火等熱處理工藝中。在真空熱處理,氮?dú)獬W鳛槔鋮s介質(zhì)使用;充氮加壓油淬時(shí),氮?dú)饧纯杀Wo(hù)真空爐的電熱元件,又可通過(guò)調(diào)節(jié)氮?dú)鈮毫Γ岣咪摷拇阌捕取?/p>


在一定電壓和低真空狀態(tài)下,氮會(huì)電離,可進(jìn)行離子滲氮和離子氮碳共滲。在氮基氣氛熱處理領(lǐng)域,人們對(duì)氮的物理化學(xué)作用已經(jīng)有了新的認(rèn)識(shí),氮?dú)獾膽?yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。在可控制氣氛中,氮?dú)馐亲鳛橄♂寶馐褂茫?dāng)氣氛中加入一定量的氮?dú)鈺r(shí),可以減少原料氣的消耗,減少碳黑的形成。實(shí)驗(yàn)表明,在滲碳?xì)夥罩型ㄈ氲獨(dú)猓⑻紕?shì)的速度加快,碳勢(shì)增高。這是由于經(jīng)過(guò)氮?dú)庀♂尯螅瑺t氣的分解率提高,不僅CO和H2O含量降低,碳的活度增大,使反應(yīng)加速,滲碳速度加快。在氮基滲碳?xì)夥罩校粌HCO2和H2O可減少,而且CO也可以適當(dāng)降低。由于CO2和H2O可同鋼中的Cr,Mn,Si等元素發(fā)生氧化作用,無(wú)疑,氮基滲碳?xì)夥湛梢越档弯摷?nèi)氧化程度,提高零件的疲勞強(qiáng)度和破斷抗力。


研究表明,氮基氣氛碳共滲的速比吸比吸熱式氮碳共滲快,而滲層的硬度,耐磨性,耐腐性相當(dāng)。這是由于氮的加入降低了氫的含量,降低了氫的阻滲作用,從而使氮碳共滲過(guò)程縮短。在滲碳、滲氮時(shí),常用氮?dú)膺M(jìn)行爐內(nèi)吹洗、排氣,爐門(mén)的氣簾密封,滲碳后的防氧化冷卻;在停氣斷電時(shí),將氮?dú)馑腿霠t內(nèi),可防止?fàn)t氣爆炸,保證操作安全。在帶鋼(鋼材)熱鍍鋅生產(chǎn)過(guò)程中,帶鋼入鋅鍋之前,先要通過(guò)充保護(hù)氣體的光亮退火爐,保護(hù)氣體為高純度的氮?dú)浠旌蠚怏w。氮基氣氛熱處理具有節(jié)省能源、氣源豐富、安全經(jīng)濟(jì)、適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)。


業(yè)已表明,它已能穩(wěn)定地用于退火、淬火、滲碳、滲氮以及熱鍍鋅等多種工序。 氮基氣氛熱處理和保護(hù)加熱所具有的優(yōu)點(diǎn)。乃是當(dāng)前世界各國(guó)重視發(fā)展氮基氣氛及其應(yīng)用的重要原因。自氮基氣氛熱處理問(wèn)世以來(lái),發(fā)展到現(xiàn)在已取得了很大的進(jìn)展,氮基氣氛滲碳已成熟地應(yīng)用到多種鋼種的各類(lèi)零件上,對(duì)于氮基氣氛滲碳爐內(nèi)氣氛的計(jì)算也就受到人們的關(guān)注。氮基滲碳?xì)夥赵诘獨(dú)庵刑砑舆m當(dāng)數(shù)量的碳?xì)浠衔锘蛱細(xì)溲趸衔铮怏w或液體),由于使用的添加物不同,就有了不同類(lèi)型的氮基氣氛。其中氮?dú)猓状細(xì)夥帐悄壳皬V泛采用的一種類(lèi)型。


氮?dú)夂图状及匆欢ū壤旌虾筮M(jìn)入爐內(nèi),在高溫下裂解形成滲碳?xì)夥铡.?dāng)N2與CH3OH按某一比例混合時(shí),爐內(nèi)裂解氣氛中的CO∶H2∶N2約為20%∶40%∶40%。這種比例的氣氛與天然氣為原料所制備的吸熱式氣氛的組成比例十分接近。為了使氣氛具有較高的碳勢(shì),還需向爐內(nèi)加入少量的富化氣,如CH4,C3H8或CH3COCH3(丙酮)等。對(duì)于滲碳?xì)夥眨艘缶哂休^高的碳勢(shì)外,還要有較大的碳傳遞系數(shù)和一定的可用碳量。在氣體滲碳工藝過(guò)程中,滲碳?xì)夥罩械模茫虾恳话阏J(rèn)為不應(yīng)小于15%。如果添加C3H8作富化氣,其添加量為爐內(nèi)氣氛總量的3%左右。


氮?dú)馐且环N安全而廉價(jià)的惰性氣體,但因純氮?dú)庠跓Y(jié)溫度下不具備還原性,所以在傳統(tǒng)粉末冶金鋼的生產(chǎn)中很少用純氮?dú)庾鳠Y(jié)氣氛。近年來(lái)隨著氮?dú)饧兓杀镜慕档图盁Y(jié)爐密閉性的提高,氮?dú)庖嚅_(kāi)始被用作燒結(jié)氣氛燒結(jié)含碳鋼。氮?dú)浠旌蠚饨陙?lái)被越來(lái)越多地用于含碳鋼的燒結(jié)中,氮/氫通常用在95/5-50/50之間,這種混合氣具有一定的還原性,露點(diǎn)可以達(dá)到~60℃以下,一般來(lái)說(shuō),使用這種氣體在1050-1150℃時(shí)需要加入一定量的CH4或C3H8以保持一定的碳勢(shì),而在1250℃以上燒結(jié)含碳鋼,無(wú)需控制碳勢(shì),這種混合氣可以用來(lái)在1120℃以下燒結(jié)含鉻的鐵基合金而不發(fā)生氧化。


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