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工业炉可控气氛选择

来源:未知作者:admin发布时间:2017-07-07 10:08

 

工业炉可控气氛选择(selection of controlled atmosphere for industrial furnace)

向工业炉中通入可控气氛(又称保护气体)的目的是避免工件的氧化、脱碳或达到一定的工艺目的(如渗碳)。不同的金属和不同的热处理工艺,可能需用不同的可控气氛。

气氛可控原理   金属在火焰炉中加热时,其周围气氛的主要成分是CO2、CO、H2O、H2、O2及N2等。其中CO2、H2O和O2对金属有氧化或脱碳作用;H2和CO则是还原性气体;N。除对特定的金属外,一般是惰性气体,但普通氮源中都含有少量氧化性杂质,直接用于热处理时也会引起氧化。

工业炉中,在高温下,金属和氧之间的化学反应,一般是下式所示的不可逆反应:

 

H2O及CO2所造成的氧化则是可逆反应:

 

当炉气中同时存在CO2、H2O、CO及H2时,还存在水煤气反应:

 

此外还可能有其他一些化学反应。每一个可逆反应进行的方向,要根据其化学平衡常数和温度而定。即,炉气是属氧化性或还原性,要看在该温度下炉气中有关气体含量的比值而定。如图为铁的氧化还原图。例如,在825℃时,当CO与CO2含量的比值以及H2与H2O的比值均大于2时,铁是不会氧化的,但燃烧控制很难稳定在这个状态下,即使做到了,当温度降到750℃以下时,这种气氛又是氧化性的了。因此,在一般火焰炉中,气氛是属于氧化性或还原性是不可控的。因此,在热处理时,当不允许发生化学变化,或只允许发生某一种变化(如脱碳或渗碳等)时,只能用辐射管或马弗炉间接加热或改用电加热,并通入预制的、成分合乎要求的可控气氛。