高溫氣氛爐的技術原理及特點

氣氛爐是在某一既定溫度下，向爐內通入一定成分的人工制備氣氛，以達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。

在空氣介質或燃氣介質中加熱鋼鐵工件時，爐氣中含有大量的O2. CO2和水蒸氣,使鋼鐵工件產生氧化、脫磯和燒損,其反應式如下:

氧化反應

2Fe+O2--→2FeO

Fe+COr---→>FeO+CO

Fe +H20-- >FeO +H2

脫碳反應

[C]+02-- >CO2

[C]+CO2-→2CO

[C]+H2O_→CO+H2

空氣和燃氣介質中所含的大量N2氣,對鋼鐵工件而言,處于惰性狀態不參予化學反應。

為了使工件加熱時不氧化不脫碳，可以在爐內充以保護氣氛。在多數情況下，保護氣氛中的

O2. CO,和水蒸氣含量,應控制在一個較小的范圍內。

保護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。當這些混合氣體中的成分調整得當,使其氧化與還原，脫碳與滲碳的速度相等時，就能實現工件的無氧化無脫碳加熱。

無氧化無脫碳加熱,簡稱為無氧化加熱。無氧化加熱，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(表面發暗)，但還沒有形成氧化鐵皮層。

目前，我國機械制造部門]中已大量采用化學熱處理，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定。為了使氣體滲碳或碳氫共滲時,工件表面的含碳量能得到精確的控制，可采用可控的滲碳氣氛。可控的滲碳氣氛就是能夠控制爐氣中的某一個(如H2O、CO2或CH)或某兩個參數(如CO2和CH4)以調節工件表面含碳量的氣氛。

我國習慣上把保護氣氛和可控的滲碳氣氛，統稱為可控氣氛。 可控氣氛之所以能在熱處理

中得到推廣使用,是因為它有下述的*性。

(1)實現無氧化無脫碳熱處理

在空氣介質中進行各種熱處理時，會造成金屬大量的氧化和燒損。據統計,在汽車和拖拉機

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、耐磨性和麥勞強度，而且還可以減少零件的加工余量,節約金屬材料。

(2)實現了可控滲碳

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士0.1%C,甚至可達

+/-0.03%C,同時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度大為提高,這對提高和穩定零件的質量極為有利。采用可控氣氛滲碳,由于工件碳濃度和滲碳層深度均勻,使淬火時的變形大大減少，并能預測不可避免的變形，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備。由于滲碳時碳濃度精確控制，爐內碳黑析出少，所以使爐內耐熱構件壽命增長，減少了維修次數，提高了設備利用率。

(3)能進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碳，低碳鋼沖壓件的穿透滲碳等都可用可控氣氛

進行。