几种可控气氛的产气原理碳势调节和安全事项

几种可控气氛的产气原理、碳势调整和安全事项一、原理介绍1.氧化3Fe+2O2→Fe3O4(570℃以下) ※预氧化2Fe+O2→2FeO(570℃以上)4Fe+3O2→2Fe2O3(氧化皮)2.脱碳Fe3C+O2→3Fe+CO2C(γ-Fe)+O2→CO23.氧化复原反响Fe+H2O←→FeO+H2 3FeO+H2O←→Fe3O4+H2 ①※高速钢刀具蒸气处理K1=[H2]/[H2O] [H2]/[H2O]＞K1逆向进展;[H2]/[H2O]＜K1正向进展LgK=△F°/4.575T,K:平衡常数,T:反响温度,△F°:反响在标准状态下自由能的变化4.脱碳增碳反响C(γ-Fe)+CO2←→2CO ② K②=[CO]2/[CO2]ac ac=[CO]2/K②[CO2]C(γ-Fe)+H2O←→CO+H2 ③ K③=[CO][H2]/[H2O]ac ac=[CO][H2]/K③[H2O]C(γ-Fe)+2H2←→CH4 ④ K④=[CH4]/[H2]2ac ac=[CH4]/K④[H2]2C(γ-Fe)+1/2O2←→CO ⑤ K⑤=[CO]/[O2]1/2ac ac=[CO]/K⑤[O2]1/2ac-5.反响CO2+H2←→CO+H2O ⑥ K⑥=[CO][H2O]/[CO2][H2]※因此,只要把握气氛组分的分压或体积百分浓度,就可把握反响进展的方向.不仅保护工件不氧化、不脱碳而且还可以实现增碳(渗碳),故此类气氛叫可控气氛为妥.所谓碳RxH2、CO2CO2、H2OH2OCO2O2O2H2O、CO2也有对应关系).把握任意一个因子的分压即可到达把握碳势的目的。6.碳势的定义：①是表征含碳气氛在确定温度下,转变钢件外表含碳量的力气的参数②是表征含碳气氛在确定温度下与钢件外表处于平衡时,可使钢外表到达的碳含量.①定义较精准.在含碳炉气组分和温度不变时,工件含碳量与它的合金成分多少,渗碳或加热时间的长短,工件尺寸,曲率半径大小的因素有关.如齿轮齿渗碳后的检查部位即可说明。1/8几种可控气氛的产气原理、碳势调整和安全事项③碳势的计算比较麻烦.需要知道平衡温度T、ac、和在此温度下的奥氏体饱和含碳量Cps,各组分的分压等进展推算且因多因素的波动如装炉量，合金元素的影响较大.作为应用技术不必花太多的精力进展计算。实际生产中炉气碳势的量度最快最准的方法是钢箔定0.1mm18-30min).中也是用钢箔定碳,确定炉气碳势,修正仪表.※几个留意的问题兰色氧化色会增重,影响测量的准确性.②CH4CO碳势与[CO]2/[CO2]有关也与[CH4]/[H2]2有关 CH4首先与CO2和H2O反响CH4+CO2←→2CO+2H2, CH4+H2O←→CO+3H2多余的CH4CH4[C]+2[H2RxCH4CO(23%)和H2(C3H8CO：[C]+CO2←→2CO,[C]+H2O←→CO+H2按热力学计算CH4CO100CH4碳作用小而它的作用是间接的,主要表现它能降低CO2H2OO2.CH4O2当炉气中CH4RxC3H8C3H8→C2H4+CH4 C2H4→2[C]+2H2由于产生[C],a吸热式气氛(Rx) CO和H2含量大稳定CO23%H231%CH4＜1%,可认为根本处于平衡状态,碳势ac=K1P2CO/PCO2ac-碳在奥氏体中的相对浓度,间接代表气氛中的碳势。如前述,因此用单个数CO2O2,H2Ob:非平衡条件下的碳势把握(多因子把握)直生式气氛(CH4,C3H8CH3COCH3气氛),CO,O,CH4(2%-10%)但争论证明仍遵守ac=K1Pco/K3P1/2O2CO(COCO并将氧探头,CO进展计算,实践证明还是能把握直生式非平衡气氛的碳势的。CH4CH42%-10%,CH4H2,造成了氧探头产生错误信号MV(读数偏高).易卜森承受特别合金电极+补偿电解质的氧探头解决此问题.亦可用露点仪把握。●混合气喷嘴〔如图〕：920℃时,CH4差,因此必须充分混合。2/8几种可控气氛的产气原理、碳势调整和安全事项混合后的气体不要靠近工件,否则工件外表会脱碳,应将混合气从渗碳炉的上部靠近循环风扇和加热元件处送入炉内可获最正确效果,因此马弗是不行缺少的.在没有循的冷空气直接下沉到工件上形成氧化皮.此时应从渗碳炉侧面供入混合气体.由与混合气体需要一段时间进展反响故在供气处测定炉气成分也是不行取的。以空气流量来把握炉气组分比以自然气流量把握为好。前者对炉气中的CO、CO2、CH4O2.(O2CH4自然气流量不变,并按固定的根本流量比来供给空气,由添加附加空气以把握碳势.否则靠近进气口处会形成碳黑。1:2(1:1)1:2直生式对炉子的要求较严进入炉壁孔隙内,自然气因此处温度较低可能形成碳黑甚至10%。●气体成分CH46-7%,CO19%CO20.1-0.3%,H233-40室周期炉,工件从前门进入炉内,进入大量空气,有相当于井式炉860℃和Cp0.6%,碳黑会烧掉,然后再开头其次段,提高温度和碳势,连续炉无法解决此问题.(长春齿轮厂连续炉碳黑较多)。CH4/空气和丙酮/850-1000℃C3H8800-880℃920℃RxCH470-75%②渗碳时间短30% ③内氧化比Rx少3.3-52①Rx成分COH2H2OCO2N2CH4Ni≥1000℃CH420.7%38.7%0.5%03.%39.8%0.8%CH4+2.38→CO+2H2+1.88N2Ni≥1000℃C3H823-25%32-33%0.5%03.%39.8%0.4%C3H8+7.14→3CO+1.88N2此气氛应用最广泛,较易制取,本钱较低产气组分稳定,是平衡气氛易于实现碳势的单因子把握.露点把握在-4～+4℃之间,红外仪CO20.19-0.38%。3/8几种可控气氛的产气原理、碳势调整和安全事项留意的几个问题:a:反响罐内,化学反响充分进展的主要标法是CH40.8%当CH4＞1%时,表示催化CH4b:C3H8>90%以上,H2SH2SNi〔湖北江山厂的例子〕。cCO2H2O,其次步是吸热反响,剩下的原料气和CO2,H2OCOH2NiO+H2=Ni+H2OH2OH2O1〕气包水，CO2B,空气滤清器的撤除，发生爆炸。2〕长春一汽的发生炉董工调试，很多取气嘴不理解。C，5NiOD，用孔板不用空气和C3H8E，使用露点仪把握碳势较好，较真实地反映炉况。〔Aichelinλ〕，适用不同的原料气，露点根本不变。而用不同的原料气CO2,O2测量精度低，+/-1°C,5LiCl，铂电阻温度计。对环境温度要求气室不低于露点，不能高于平衡温度。F，Rx气的缺点：使用温度要大于760°C；对含铬钢易产生非马组织〔内氧化〕。COH2Si,Mn,Cr气氛，不能用于不锈钢的处理。因氢气较多会有氢脆现象产生；需要一台发生炉设备。②N2+CH3OH成份CO15-20%，H235-45%，CO2：0.4，CH4：0.3，N20°C。近似RxA950°C850°C750°CCO2%0.20.61.8CO%32.431.429.5H2%66.264.261.4CH4%0.61.743.37H2O%0.61.443.93甲醇在低温下水会按以下反响式进展分解：3CH3OH→2CH4+CO2+H2+H2O2CH3OH→H2O+[C]+CO+3H2随着分解温度的降低,CO2，H2OCH4CO，H2CO2，H2OCH4>1%，则易生成碳黑。因此，加热区和降温区，特别是850°C〔华凌厂的工艺甲醇的量太大，与氮气的比例不恰当〕930-950°C，按CH3OH→CO+2H2CH3OHN260%：40%较好。但把握不当CO15%时，渗碳速度太慢，南高齿为例。提高CO21%解决问题。华凌CH3OH备出问题。低温雾化问题〔风扇打碎液；，装溅射板；用N2〔北京吉普阿巴-易普森炉的例子〕。甲醇过滤问题和碳黑堵塞进气管。30”1”，比露点仪响应速度快，设备测量精度约高于6)氧探头，ZrO2在高温下直接测量，不需取样，较真实反映炉气的实际状态，比红外仪，露点仪优越。4/8几种可控气氛的产气原理、碳势调整和安全事项动态响应速度快，<0.1c)能在氧分压很高和很低的条件下测量。d)7〕A,炉温波动±10°C，碳势波动约±0.07%B，CO±0.5%，碳势波动约±0.03%，C0.33Kpa,碳势波动约±0.02%3±0.12%3，氨分解气和纯氨氮化气氛以氨为原料通过分解反响制得N2+H2，最大特点是不含有COCO2，不行能有渗碳倾向。用作高铬钢，不锈钢等的光亮退火，光亮淬火。也可作为纯氨氮化的稀释气或载气。NH3：2m3/h,505°C,rN6.55N2+H20.1m3/h，H2：22.5%，氨分解率：30%。集中rN4.5H2：27%，氨分解率：36%，515°C，NH3：2m3/h，升温降氮势时，全用NH3γN〔氮势〕=[NH3]/[H2]3/2在传统的渗碳工艺中，氮势常以氨分解率的大小表示。是用所谓水吸取法即氨溶解于水的特性来确定氨分解率。X=Y/(2-Y)XY-水吸取法氨分解率氮势与水吸取法的氨分解率的公式γN=〔1-Y〕.〔4/3Y〕3/2YN=(1-X)/(1+X)÷[3X/2÷(1+X)]3/2〔强渗〕,其次段提高温度和提高氨分解率，目的在于加速氮在钢中的集中加深层深从而缩短总的渗氮时间，浓度梯度趋于平缓。氮化颜色与零件外表粗糙度有关。光滑度高的外外表积小，有加工应力，故