《热处理设备》第五章可控气氛炉
可控气氛热处理炉的分类及特点
可控气氛热处理炉的分类及特点可控气氛热处理炉是一种广泛应用于金属加工行业的设备，它能够在特定的气氛条件下对金属工件进行热处理。
这种炉子具有多种不同的分类和特点。
以下是对可控气氛热处理炉的分类和特点的详细介绍。
一、分类1. 气氛控制方式分类（1）气氛控制方式分为氧化性气氛热处理炉和还原性气氛热处理炉两种。
氧化性气氛热处理炉主要用于表面处理工艺，如碳化、氮化等。
其主要特点是在炉内通入氧化性气体，如氧气、二氧化碳等，以实现对金属工件表面的氧化反应。
这种炉子适用于提高工件表面强度和硬度等特性。
还原性气氛热处理炉主要用于去除金属工件表面的氧化物，并降低工件中的氧含量。
其主要特点是在炉内通入还原性气体，如氨气、氢气等，以实现对金属工件表面的还原反应。
这种炉子适用于净化金属表面和提高金属材料的纯度。
（2）还可以根据气氛控制的方式分为氧气控制热处理炉、氮气控制热处理炉、氢气控制热处理炉等。
氧气控制热处理炉主要通过控制炉内氧气的流量和浓度，来实现不同氧化反应的控制。
这种炉子适用于表面氧化处理和改变金属工件的表面化学性能。
氮气控制热处理炉主要通过控制炉内氮气的流量和浓度，来实现不同氮化反应的控制。
这种炉子适用于表面氮化处理和提高材料硬度。
氢气控制热处理炉主要通过控制炉内氢气的流量和浓度，来实现还原反应的控制。
这种炉子适用于表面还原处理和净化金属表面。
2. 加热方式分类（1）电阻加热热处理炉：主要通过电阻加热的方式来提供炉内的热源，通过控制电阻丝的加热功率和电流，来控制炉内温度的升降。
这种炉子具有加热速度快、温度均匀性好、控制精确等特点。
（2）燃气加热热处理炉：主要通过燃气燃烧产生的高温气体来提供炉内的热源，通过控制燃气的气流量和燃烧器的火焰强度，来控制炉内的温度。
这种炉子具有操作简便、适用范围广等特点。
3. 结构形式分类（1）箱式热处理炉：是一种常用的结构形式，工作室呈箱体形状，炉门位于炉的一侧或两侧，可以方便地进行工件的装卸。
可控气氛热处理炉的分类及特点（4篇）
可控气氛热处理炉的分类及特点可控气氛热处理炉是一种能够控制炉内气氛的热处理设备。
根据不同的气氛控制方式和热处理要求，可控气氛热处理炉可以分为几个不同的分类。
下面将对可控气氛热处理炉的分类及其特点进行详细介绍。
首先，可控气氛热处理炉可以根据其气氛控制方式进行分类。
根据气氛控制方式的不同，可控气氛热处理炉可以分为氧化还原型、氧化型和还原型等。
氧化还原型可控气氛热处理炉是指在热处理过程中，通过调整炉内气氛的氧化还原性质来控制金属材料的表面氧化程度。
这种炉型适用于要求金属材料表面具有一定化学成分的热处理工艺，比如淬火时要求金属材料表面生成一定厚度的氧化层，以提高材料的硬度和耐磨性。
氧化型可控气氛热处理炉是指在热处理过程中，通过向炉内通入含氧气体，使金属材料表面发生氧化反应，形成一定厚度的氧化层。
这种炉型适用于要求金属材料表面具有一定化学成分的热处理工艺，比如淬火时要求金属材料表面生成一定厚度的氧化层，以提高材料的抗腐蚀性能。
还原型可控气氛热处理炉是指在热处理过程中，通过向炉内通入还原性气氛，使金属材料表面发生还原反应，减少氧化层的厚度。
这种炉型适用于要求金属材料表面减少氧化层的厚度的热处理工艺，比如退火工艺中，需要减少金属材料表面的氧化层，提高材料的延展性。
其次，可控气氛热处理炉还可以根据其热处理方式进行分类。
根据热处理方式的不同，可控气氛热处理炉可以分为单一热处理炉和多工位热处理炉两种。
单一热处理炉是指只能进行一种热处理工艺的炉型，适用于只有一个热处理工艺的情况。
这种炉型结构简单，操作方便，但灵活性较差，适用性较窄。
多工位热处理炉是指可以同时进行多种热处理工艺或者依次进行多种热处理工艺的炉型。
这种炉型具有较高的灵活性，可以满足不同类型的热处理需求，提高热处理效率。
但由于结构复杂，操作相对复杂。
最后，可控气氛热处理炉还可以根据其加热方式进行分类。
根据加热方式的不同，可控气氛热处理炉可以分为电加热型、燃气加热型和其他非电和燃气加热型等。
可控气氛退火炉国标
可控气氛退火炉国标可控气氛退火炉是一种具有广泛应用的工业设备，其国标是对其性能和技术要求进行规范的标准。
下面将从不同角度对可控气氛退火炉国标进行描述，以使读者对其有更深入的了解。
一、可控气氛退火炉的定义和作用可控气氛退火炉是一种专门用于热处理金属材料的设备，它可以在控制的气氛下对金属材料进行加热处理，以改变其组织结构和性能。
通过调节炉内的温度、气氛和时间等参数，可控气氛退火炉可以实现对金属材料的精确处理，以满足不同工艺要求。
二、可控气氛退火炉的技术要求1. 温度控制：可控气氛退火炉要求能够精确控制炉内的温度，以确保金属材料得到适当的加热处理。
2. 气氛控制：可控气氛退火炉要求能够提供不同气氛下的加热环境，如氢气、氮气、氧气等，以满足不同金属材料的处理需求。
3. 时间控制：可控气氛退火炉要求能够精确控制加热时间，以确保金属材料得到适当的保温时间。
三、可控气氛退火炉的应用领域可控气氛退火炉广泛应用于金属材料的热处理领域，如航空航天、汽车制造、机械制造等。
它可以对各种金属材料进行退火、正火、淬火等处理，以改变其组织结构和性能，从而提高材料的强度、硬度、韧性等。
四、可控气氛退火炉的优势和发展趋势1. 提高生产效率：可控气氛退火炉可以实现自动化操作，提高生产效率和产品质量。
2. 降低能耗：可控气氛退火炉采用先进的节能技术，能够降低能耗，减少环境污染。
3. 拓宽应用范围：可控气氛退火炉正在不断发展和创新，可以适应不同材料和工艺要求的热处理需求。
可控气氛退火炉国标是对其性能和技术要求进行规范的标准，它在金属材料的热处理领域具有重要的应用价值。
通过精确的温度、气氛和时间控制，可控气氛退火炉可以改变金属材料的组织结构和性能，提高产品质量和生产效率。
随着科学技术的不断发展，可控气氛退火炉将在更多领域得到应用，并为工业生产带来更大的便利和效益。
什么是可控气氛炉
什么是可控气氛炉?为了防止加热工件在自然气氛的热处理炉中被氧化、脱碳和烧损，将一定的可控气氛通入炉膛内，使加热工件表面的成分不改变或者朝着期望的方向变化(如实现化学热处理)，这种通了可控气氛的热处理炉简称可控气氛炉。
可控气氛的种类很多，按其制备方法，大致分为四大类：(1)原料气制备的可控气氛。
1.吸热式气氛。
采用液化石油气或天燃气等原料气，与空气按原子碳、氧为混合，送入装：育催化剂的，由外部供热的反应罐反应所制得的气氛，以丙烷为例：吸热式气氛的成分与原料气种类有关，大致为：20％～24％CO，30％～41％H2，这种气氛主要用于气体渗碳、气体软氮化和碳氮共渗，也可用于一些钢种的保护加热。
2.放热式气氛。
原料气与空气在燃烧空气系数小于1的条件下进行不完全燃烧，其燃烧产：物经冷却除水后制得的，当空气量较小，制得气氛中还原性组分CO、H2含量较高(各约占6％一14％)的，称为浓型放热式气氛；而当空气较多，所得气氛中C02含量就较高(10％一12％)，这是淡型放热式气氛。
浓型放热式气氛主要用于毛坯料和一般工件的保护加热，淡型放热式气氛主要用于铜及铜合金(不含锌)的光亮热处理。
3.净化放热式气氛。
将放热式气氛经沸石分子筛净化，除去C02和H20而制得，广泛用于各类钢制工件的保护加热。
4.氨分解气和氨燃烧气。
将氨气通入有催化剂的反应罐内，在一定温度下分解所制得的虐气氛叫氨分解气。
如将氨气与空气混合燃烧，经冷却干燥除水所制得的气叫氨燃烧气氛。
这两种气氛主要成分是N2和H2，不含碳，因此特别适合低碳不锈钢、镍铬合金、硅钢片等的光亮热处理。
(2)分离空气制取氮基气氛。
氮气是一种资源丰富，对环境污染小的气氛，因此，氮基气氛热处理得到很大发展。
通常，氮气是靠空气分离技术从空气中分离出来的。
近年来已获应用的该技术主要有：1.深冷空分法。
将空气液化，利用氮、氧沸点不同，分馏出氮的一种方法，经改进后的制氮机可使其纯度达99．9％以上。
特殊热处理——可控气氛
4~8
4~15
0.5
30~60
0.1
1~5
0
75
N2 余量 余量
余量 25
露点
-10/+20 -15/+5
-30 -30
.
7
主要保护气的来源及应用
气氛的类型 放热型气体DX
吸热型气体RX
基本燃料 丙烷，丁烷，油，天
然气
丙烷，丁烷，天然气
使用范围
铁基金属光亮退火，浓 有色金属，淡 电机和变压器硅钢片的脱碳 硬钎焊烧结 渗碳 退火，淬火，普通烧结，无脱碳的硬
.
3
基本原理
分解：渗剂中生成能渗入工件表面的活性原 子的反应。
吸附：活性的原子（或离子）于表面金属的 原子产生键合而浸入其表层。
扩散：工件表面吸附活性原子（或离子）后 ，其表面浓度与内部形成浓度梯度，满足扩 散条件，渗入的元素相内部迁移形成一定厚 度的扩散层。
.Hale Waihona Puke 4可控气氛热处理目的
.
5
主要的可控气氛
材料烧结
净化的氨基气体 单组分气体NX
丙烷，丁烷，天然气 黑心可锻铸铁的退火，
油
无脱碳退火，低温退火，
炉子净化
氨基气体AX
氨（利用分解过程） 合金钢的退火和硬钎焊（存在Cr，
.
Al， Si）
8
工业使用率的统计
放热气氛25%
吸热气氛25%
净化的氮基或单组分气体气氛30%
分解氨气氛12%
其他气氛8%
氨分解气氛：
❖ H2 75%,N2 25%.
❖ 不锈钢、硅钢的退火等
.
14
特殊气氛
有机液体的滴注式气氛：
可控气氛热处理炉设备概述
可控气氛热处理炉设备概述可控气氛热处理炉是一种专门用于金属热处理加工的设备，可以通过控制内部气氛和温度来实现对金属材料的加热、保温、淬火等工艺过程的控制和调节。
该设备广泛应用于航空航天、汽车制造、机械加工、电子设备等领域，是实现金属材料热处理工艺的重要设备之一。
可控气氛热处理炉通常由加热炉体、保温隔热层、控制系统、气体调节系统等部分组成。
加热炉体采用耐高温材料制成，能够承受高温条件下的工作环境。
保温隔热层则能有效减少能量的损失，提高能源利用率。
控制系统可以精确控制炉内的温度、气氛成分等参数，实现对热处理过程的精确控制。
气体调节系统则用于控制炉内的气氛成分和压力，保证热处理过程中的气氛质量和稳定性。
可控气氛热处理炉设备具有温度均匀、加热速度快、气氛调节精确、操作简便等特点。
通过调节气氛成分和温度，可以实现对金属材料的不同热处理工艺，如退火、正火、淬火等。
同时，该设备还能够提高金属材料的硬度、耐磨性、抗腐蚀性和强度等性能，提高材料的使用寿命和性能。
总之，可控气氛热处理炉设备是一种非常重要的金属加工设备，能够实现对金属材料的精确热处理，提高材料的性能和使用寿命，为各行业的生产制造提供了重要的支持。
随着科技的不断发展，该设备的技术和性能也在不断提升，将为金属材料的热处理加工提供更加高效、精确和可靠的解决方案。
可控气氛热处理炉设备在金属加工行业具有着不可替代的重要作用。
在航空航天、汽车制造、机械加工、电子设备等领域，需要对金属材料进行热处理，以提高其机械性能、耐磨性、耐腐蚀性等特性，从而满足不同工业领域对材料性能的要求。
可控气氛热处理炉设备能够通过精确控制炉内的气氛和温度，实现对金属材料的各种热处理工艺，如退火、正火、淬火等，为工业生产提供了重要的支持。
首先，可控气氛热处理炉设备的温度均匀性是其优势之一。
通过合理设计和控制加热元件布局以及加热工艺参数，可控气氛热处理炉能够实现炉膛内温度的均匀分布，保证金属材料在整个热处理过程中受热均匀，避免因温度不均匀而导致的变形、龟裂等缺陷。
可控气氛热处理
可控气氛热处理我国可控气氛热处理长期发展缓慢，主要原因是设备性能差，可靠性低，在品种和数量上均不能满足要求。
近年来随着大量技术改造的开展，可控气氛热处理正在迅速崛起。
常用的保护气氛类型有以下一些：1．吸热式气氛。
这是一种较多采用的可控气氛，其制备方法是将原料气(天然气、液化石油气、城市煤气等) 与空气按一定比例混合，通过装有催化剂外部加热的反应罐，然后急速冷却，获得含有0～24% CO2，0～40% H2，38～45% N2及含有微量CO2、H20、CH4、O2的气氛。
缺点是对铬有氧化反应，不适用高铬钢、不锈钢，在低于700 ℃时与空气混合具有爆炸性，并易积碳黑，不能用于高温回火。
2．滴注式气氛。
采用液体有机化合物如: 甲醇、乙醇、丙酮、煤油等直接滴入热处理工作炉产生气氛。
可用于中、小零件的光亮淬火、渗碳、碳氮共渗等。
由于滴注式气氛所需装置比较简易，不需发生器，原料易取得，设备价格较低，上马快，旧的井式气体渗碳炉稍加改装便可推广，尤其在液化石油气供应有困难的地区，具有很大的吸引力。
缺点是有机原料甲醇的价格昂贵，耗气量大，产气成本是几种保护气氛中最高的。
另外，也容易产生网状碳化物。
3. 氮基气氛。
这是一种在热处理炉内直接反应生成的保护气氛。
与吸热式气氛相比，具有许多优点: 不需要发生器，减少设备投资，操作灵活，适应性广，不易积碳黑，减少氢脆和内氧化，提高热处理质量，安全节能。
常用的氮基气氛有以下几种类型:(1) N2+ H2，是在纯氮中加入少量的H2(一般为2%～5%) 而成。
(2) N2+ CH4(或C3H8)，当用作保护气氛时，可加入2% ～5%的CH4。
这种混合气体有较高的碳势，用作高碳钢、轴承钢等加热时，可保持工件表面光亮，不脱碳也不增碳。
(3) N2+ CH3OH，是60%氮与40%甲醇的混合气。
可在工作炉内制成与吸热式气氛成分基本相同的气氛，称为“合成吸热式气氛”，是一种既具有氮基气氛特点的吸热式气氛，而碳势控制又比较容易。
可控气氛热处理炉的分类及特点
可控气氛热处理炉的分类及特点可控气氛热处理炉是一种将金属工件加热至一定温度，并控制温度，保持特定气氛下进行热处理的设备。
根据不同的加热方式和气氛类型，可控气氛热处理炉可以分为多种类型，每种类型都有其特点和适用范围。
一、电阻加热气氛热处理炉电阻加热气氛热处理炉采用电阻加热器作为加热元件，并通过控制电流来实现加热和温度控制。
该类炉型适用于高温热处理，如退火、淬火、回火等工艺。
其特点如下：1. 温度控制精度高，可以实现精确的温度控制；2. 加热速度快，可以快速达到所需温度；3. 适用于各种气氛，如氢气、氮气等；4. 加热均匀，可以均匀加热工件表面和内部；5. 结构简单，易于维护和操作。
二、电弧加热气氛热处理炉电弧加热气氛热处理炉利用电弧作为加热方式，通过电极间的电弧放电来产生高温。
该类炉型适用于高温热处理和表面改性工艺。
其特点如下：1. 温度可调范围广，可以达到很高的温度；2. 加热速度快，可以快速达到所需温度；3. 加热均匀，可以均匀加热工件表面和内部；4. 可以适应多种气氛，如氮气、氩气等；5. 适用于大尺寸工件的加热。
三、燃气加热气氛热处理炉燃气加热气氛热处理炉利用燃气燃烧释放的热量来加热工件，通过控制燃气供应和空气供应来实现温度控制。
该类炉型适用于中低温热处理工艺，如均质化退火、硬化等。
其特点如下：1. 可调温度范围广，适合中低温热处理；2. 燃料种类多样，可以选用天然气、液化气等；3. 加热速度相对较慢；4. 加热均匀性一般，需进行较好的气氛控制；5. 结构相对复杂，维护和操作要求高。
四、电磁加热气氛热处理炉电磁加热气氛热处理炉利用电磁感应加热原理，通过在工件附近产生交变磁场来加热工件。
该类炉型适用于小尺寸工件的加热和快速加热工艺。
其特点如下：1. 加热速度快，加热效率高；2. 加热均匀性好，可以均匀加热工件表面和内部；3. 温度可调范围较窄，适合小尺寸工件的加热；4. 结构复杂，较难维护和操作；5. 适用于特殊工艺，如感应淬火等。
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2020/11/6
《热处理设备》第五章可控气氛炉
• 课十二 第五章
可控气氛热处理炉
•本章我们主要了解以下四个方面的内容： • 一、可控气氛炉加热的基本原理； • 二、可控气氛的种类、制备流程、特性与应 用； • 三、可控气氛的碳势测量及氧势控制。 • 四、可控气氛热处理炉的类型、安全操作与 发展。 • 本次课我们先来了解前两个方面的内容。
量，因此能节省工时及能耗，节约金属材料。
• (2)实现可控渗碳，可以精确地控制零件表面的含碳量、
碳浓度梯度和渗碳层厚度，因而提高了渗碳零件的机械性
能，稳定渗碳工艺的质量。
• (3)实现特殊的热处理工艺，如硅钢片的脱碳退火，轧
制钢材的复碳退火等。
• (4)实现机械化与自动化，提高劳动生产率，改善劳动
条件。
0.616 0.752 0.815 0.960 1.116 1.45 1.795 2.142 2.486
•
• 应用平衡常数KP即可判断反应进行的方向。如在
1000℃时，KP =2.486，即当(CO)/(CO2 )=2.486时，氧化
还原处于平衡状态，当实际炉气(CO/CO2)<2.486时，为趋
于平衡（10—1）式反应向右进行， CO2使Fe氧化生成
氧化还原、脱碳增碳反应的影响，进而确定可
控气氛中的控制对象。
• 常用的可控气氛主要由CO、H2和少量的
CO2、H2O和CH4、CnHm等气体组成。在热处
理温度条件下，气体与钢进行化学反应。
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《热处理设备》第五章可控气氛炉
•一、钢在炉气中的氧化还原反应 • 1、钢在CO2-CO气氛中的反应 • 钢在空气中加热将与氧发生氧化反应，在
速度相等，这样就能实现无氧化与无脱碳加热。
•无氧化加热一般可分为光亮加热和光洁加热，前
者表面未形成氧化膜，仍保持金属光泽；后者有
氧化膜生成，失去金属光泽。
• 可控气氛热处理炉的优越性如下：
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《热处理设备》第五章可控气氛炉
• (1)实现无氧化无脱碳与增碳热处理，因而提高钢件的
表面质量及机械性能，减少零件的加工余量和钢材的烧损
• 总之，可控气氛热处理炉目前已成为一种先进的加热
设备。尤其是在可控气氛的应用方面可作为衡量一个国家
热处理技术发展水平的重要标志。 PPT文档演模板
《热处理设备》第五章可控气氛炉
• §10—2 可控气氛加热的基本原理
• 在这一节里，我们通过钢在可控气氛中加
热所发生的化学反应，来了解可控气氛中各种
组分的性质与作用以及对钢在加热过程中发生
FeO, ，钢件氧化。 PPT文档演模板 CO2浓度降低，同时CO浓度增加
（点） 《热处理设备》第五章可控气氛炉
•反之，当（CO）/（CO2）>2.486时，反应向左进行，发 生还原作用，钢件不氧化。因此，钢在CO2—CO气氛中 是否发生氧化，取决于（CO）/（CO2）的比值，即 （CO）和CO2的相对量，并不是绝对含量。
•
Fe3C+2H2＝3Fe+CH4
•
Fe3C+H2O＝3Fe+CO+H2
•
Fe3C+CO2＝3Fe+2CO
•Hale Waihona Puke 这些反应是可逆的，即氢、氧和二氧化碳使
钢脱碳，而甲烷和一氧化碳则使钢增碳。
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《热处理设备》第五章可控气氛炉
• 钢件在保护气氛下加热不仅可实现无氧化无脱碳 热处理，提高热处理质量，还可以进行渗碳、脱碳等 特殊热处理。并且可实现机械化和自动化控制，使生 产率得到提高、劳动条件得到改善。但其设备复杂、 投资较大，操作技术要求较高。 • 保护气氛可以是中性气体(N2)或惰性气体(Ar),有 时也可以是还原性气体(H2)。大多数保护气氛是由多 种气体(例如CO, CO2, H2, CH4, H2O, N2等)混合组成的 • ，各种气体与钢进行的化学反应列于表10-1中。
称可控气氛。
• 另一种方法是把炉膛内空气抽除，使钢件在真空状态下
加热
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《热处理设备》第五章可控气氛炉
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《热处理设备》第五章可控气氛炉
• 脱碳是钢加热时表面碳含量降低的现象。脱碳的 过程就是钢中碳在高温下与氢或氧发生作用生成 甲烷或一氧化碳。其化学方程式如下；
•
2Fe3C+O2＝6Fe+2CO
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《热处理设备》第五章可控气氛炉
•表10-1各种气体与铁及其碳化物的化学反应
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《热处理设备》第五章可控气氛炉
• 各种气体与钢的化学反应和各种气体之间的
化学反应是比较复杂的，但是可以调节保护气氛
中氧化性气体与还原性气体的比例、脱碳性气体
与渗碳性气体的比例，即CO2/CO、H2O/H2、 CH4/H2的相对含量，使反应处于平衡状态，钢的 氧化速度与还原速度相等，钢的脱碳速度与渗碳
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《热处理设备》第五章可控气氛炉
• §5.1 概 述
• 我们知道，在一般空气介质电阻炉中加热钢件时,容易
发生氧化和脱碳。
• 要使钢件加热时不产生氧化和脱碳，可以采用两种方法
：
• 一种是向炉膛内送入保护气体，使钢件在保护气氛下加
热；为了使工件表面不发生氧化、脱碳、烧损现象或对工
件进行化学热处理，向炉内通以可进行控制成分的气氛，
560℃以下生成Fe3O4，在560℃以上形成三种 氧化物，内层为FeO，中层为Fe3O4，外层为 Fe2O3，通常认为氧气对钢的氧化过程是不可 逆的，无法控制。
• 钢在CO2-CO气氛中的氧化还原反应则有 所不同，是可逆的，其反应速度和反应方向决
PPT文档定演模板于CO/CO2比值和温度。
《热处理设备》第五章可控气氛炉
•其反应方程式如(10-1)，反应方向由平衡常数来判断.
• 在一定温度下，反应达平衡时，气氛中各种气体浓 度不再改变，其平衡常数为
•式中：
•
PCO、PCO2—CO和CO2气体的分压;
• [CO]、[CO2]— CO和CO2气体的浓度；
•（CO）,（CO2）混合气体中CO和CO2的体积百分含量.
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《热处理设备》第五章可控气氛炉
• 在一定温度状态下，平衡常数KP总保持为定值。某 一温度下的kP值，可由实验测定，也可由热力学反应自由 能计算求得。如表10-2所示
温度 （℃）
表10-2 CO和CO2对铁的氧化还原反应的平衡常数
200 300 400 500 600 700 800 900 1000