工業(yè)(yè)爐可控氣氛選擇
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工業(yè)(yè)爐可控氣氛選擇(selection of controlled atmosphere for industrial furnace)
向工業(yè)(yè)爐中通入可控氣氛(又稱(chēng)保護氣體)的目的是避免工件的氧化、脫碳或達到一定的工藝目的(如滲碳)。不同的金屬和不同的熱處理工藝,可能需用不同的可控氣氛。
氣氛可控原理 金屬在火焰爐中加熱時(shí),其周?chē)鷼夥盞鬧饕煞質(zhì)荂O2、CO、H2O、H2、O2及N2等。其中CO2、H2O和O2對金屬有氧化或脫碳作用;H2和CO則是還原性氣體;N。除對特定的金屬外,一般是惰性氣體,但普通氮源中都含有少量氧化性雜質(zhì)(zhì),直接用于熱處理時(shí)也會(huì )引起氧化。
工業(yè)(yè)爐中,在高溫下,金屬和氧之間的化學(xué)(xué)反應(yīng),一般是下式所示的不可逆反應(yīng):
H2O及CO2所造成的氧化則是可逆反應(yīng):
當(dāng)爐氣中同時(shí)存在CO2、H2O、CO及H2時(shí),還存在水煤氣反應(yīng):
此外還可能有其他一些化學(xué)(xué)反應(yīng)。每一個(gè)可逆反應(yīng)進(jìn)行的方向,要根據(jù)其化學(xué)(xué)平衡常數(shù)和溫度而定。即,爐氣是屬氧化性或還原性,要看在該溫度下?tīng)t氣中有關(guān)(guān)氣體含量的比值而定。如圖為鐵的氧化還原圖。例如,在825℃時(shí),當(dāng)CO與CO2含量的比值以及H2與H2O的比值均大于2時(shí),鐵是不會(huì )氧化的,但燃燒控制很難穩(wěn)定在這個(gè)狀態(tài)(tài)下,即使做到了,當(dāng)溫度降到750℃以下時(shí),這種氣氛又是氧化性的了。因此,在一般火焰爐中,氣氛是屬于氧化性或還原性是不可控的。因此,在熱處理時(shí),當(dāng)不允許發(fā)(fā)生化學(xué)(xué)變化,或只允許發(fā)(fā)生某一種變化(如脫碳或滲碳等)時(shí),只能用輻射管或馬弗爐間接加熱或改用電加熱,并通入預(yù)制的、成分合乎要求的可控氣氛。