可控气氛
可控气氛渗氮
渗氮是在含有氮原子的气体介质中，
将工件 加热到一定温度后，钢的表面被碳原子渗入的 一种工艺。 工艺较复杂、时间长、成本高， 应用于耐磨 、耐蚀和精度要求高的耐磨件。
渗氮的渗层结构
16
钢中渗氮层的结构
17
渗氮工艺分类
低温渗氮：
600°C以下 高温渗氮： 600－1200°C 分段渗氮：分别在较低温度剂及较高温度进行阶 段式淬火。 催渗渗氮：添加起催渗作用的物质加速扩散。 渗氮新工艺：电接触加热渗氮、磁场加速渗氮、 超声波渗氮、等离子渗氮等。
乙烯：C2H4=C+CH4 乙炔：C2H2=2C+H2
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。
4
可控气氛热处理目的
5
0. 4～0. 5 0. 30～0. 35
45～50 10～14
490～510 ℃渗氮
0. 30～0. 35
25～25 30
高温渗氮
渗氮工艺方面的研究开发转向600 ～750 ℃温度区间。
650 ℃以下时,随处理温度的升高,化合物层厚度迅速增 加; 650 ℃以上时,随着温度升高,化合物层厚度减少。 在600～700 ℃渗氮,除得到化合物层、扩散层外,还会得 到奥氏体层。含氮奥氏体是这一温度的特有相,在冷却 时转变为马氏体或贝氏体,硬度可达800 HV以上。 高硬度马氏体层与化合物层相配合,有利于提高零件的 耐磨性。 26
22
循环变温离子渗氮
45钢循环渗碳工艺
周期性的渗氮+时效,使ε→α″+ Fe3 C,形成α″通 道和若干缺陷界面,有利于提高N的扩散速度
23
稀土催渗渗氮
大半径的稀土原子在完整晶体内部形成含稀土的固溶体,其 周围的Fe点阵发生畸变,间隙原子C、N等将在畸变区偏聚 形成气团,当N原子挣脱气团后将沿这个特殊通道向前快速 扩散,从而提高了扩散系数。 稀土的存在使铁原子晶格畸变加剧,相对于晶格内部,氮原子 在该处的扩散系数要高得多,大量弥散、细小的氮化物和畸 变区的存在,增加了氮的扩散通道,加速了渗氮过程 。 添加稀土元素后,离子渗氮过程中表面氮浓度为一变量,且随 时间延长而增加,表面相结构由渗氮2h的单一ε相逐渐转变 为ε和γ′双相,当渗氮时间超过4 h时,化合物层生长明显加速 。与未添加稀土元素者比较,经7 h脉冲稀土离子渗氮后化合 物层增加45%。 24
淬火、回火等；
丙烷、丁烷制备。
13
氨基气氛
空气制氮的氨基气氛：
典型成分（体积%）： CO 7.5~10%, CO2 0.11~0.19%, H2 15.0~20.0%，CH40.3%，N2 余量 用于渗碳、碳氮共渗、渗氮、钢件退火、正火、淬火、回火； 钎焊及烧结保护等； 氮气+甲醇（CH3OH）制备。
14NiCr14钢的低压渗碳
渗碳扩散时间与渗碳深度、表面含碳量的关系
38
15CrNi6低压渗碳层性能
曲轴的硬度分布
39
14NiCr14钢的低压渗碳
300kg批料（4.5m2）14NiCr14试样的硬度分布
40
真空低压乙炔渗碳
Q:低压或真空渗碳主要的渗碳剂丙烷在温度高
于600℃时易分解成碳、氢及甲烷，使零件表 面产生炭黑及焦油。
炉压对渗氮过程的影响
提高炉压可以增加零件表面氮原子的吸附量 提高炉压可以提高氨气的活度 提高炉压可以提高界面反应速率 增高炉压可以提高对狭缝、深孔等的渗氮能力
28
增压气体渗氮应用与分析
29
增压气体渗氮工艺影响因素
第一段温度在500～ 530 ℃ 吸附量与温度成反比但温度 过低不利于活性氮原子的界 面反应, 生成ε及γ’相。 第一段保温时间不用太长, 只要形成一定厚度的高氮化 合物层, 就足以保证氮原子 向α基体中的扩散。 随第二段温度的提高, 其平 均渗速提高。说明了扩散速 度主要决定于温度。但当超 过560℃长时间保温会使ε相 分解, 表面硬度下降。
主要的可控气氛
按原料分类： 碳氢化合物 吸热式气氛 放热式气氛 净化放热式气氛 空气制氮的氨基气氛 液氨制备的气氛 有机液体的滴注式气氛
6
主要保护气氛的成分和露点
气氛的类别及标识 CO
成分%
露点 H2 N2
CO2
放热型气体（浓）DX 吸热型气体RX 净化的氨基气体 单组分气体NX 分解氨AX
18
深层渗氮
32Cr3MoVE钢深层渗氮(三段式气体渗氮）
深层渗氮工艺
19
深层渗氮层的硬度及残余应力
渗氮－渗碳层硬度梯度
渗层残余应力分布（磨削后）
20
离子渗氮
优点：
无须预除钝化膜即可对不锈钢进行气体渗氮； 渗氮层组织和相组成可以控制,；
渗层脆性小、质量好,可显著提高渗氮速度,其处理周
液氨制备的气氛：
氨燃烧气氛：
H2 1.0~20%,N2 余量. 不锈钢、电工钢、低碳钢的光亮退火、淬火、渗碳、碳氮共渗载气。
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： 典型成分（体积%）为：
CO 33.0%, CO2 0.1~1.0%，H2 66.0%，CH4<1.5% 有机液体：甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、醋酸 乙酯等 用于钢件的淬火、渗碳、碳氮共渗载气。
吸热型气体RX
净化的氨基气体 单组分气体NX
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%
9
吸热式气氛
气氛组成：CO、CO2、N2、H2O、H2 碳氢气和空气的比例应使有足够的氧形成一氧化碳 和氢而不足以形成二氧化碳及水蒸气。 氧化反应本质是吸热的，燃烧过程只能借助于外部 加热来维持，氧化过程释放的热不足以维持反应。
用于渗碳、碳氮共渗载体气，淬火。
11
放热式气氛
典型成分（体积%）为：
淡型:
CO 1.5%, CO2 10.5~12.8%, H2 0.8~1.2%， CH40%，N2 其余; 浓型: CO 10.2~11.1%,CO2 5.0~7.3%， H2 6.7~12.5%，CH40.5%，N2 其余。
可控气氛热处理
1
化学热处理的工艺方法
2
可控气氛热处理概述
为防止氧化、脱碳等缺陷，将热处理炉中充入中 性气氛或还原气氛等，对工件进行保护加热处理 ，或同时进行渗碳、渗氮、碳氮共渗等化学热处 理，称为可控气氛热处理。 将工件放在含有渗入元素的活性气体介质中， 加 热到一定的温度后进行保温，利用固态扩散使渗 入元素被吸附并扩散到表面层，改变表面层的化 学成分，从而使工件表面层的组织结构和性能发 生变化。
4~12 15~25
1~5 0
4~8 0.5
0.1 0
4~15 30~60
1~5 75
余量 余量
余量 25
-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 基本燃料 使用范围 丙烷，丁烷，油，天 铁基金属光亮退火，浓 然气 有色金属，淡 电机和变压器硅钢片的脱碳 硬钎焊烧结 丙烷，丁烷，天然气 渗碳 退火，淬火，普通烧结，无脱碳的 硬材料烧结 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
30
直生式渗碳技术
直接用固定流量的碳氢气体注入炉中; 主要组分：CO,
H2 和CH4
主要组分达不到热力学平衡，但当气氛存在某
个稳定的平衡状态，则有确定的碳活度，即使 CH4含量较高，碳的传输仍受CO反应控制： COCOad[C]+Oad
即碳活度可以用平衡方程确定
31
直生式渗碳气氛的产生
稀土催渗渗氮
材料 工艺 层深mm 所需时间h
50CrVA钢
稀土渗氮460 ℃
～0. 33
8
渗氮460 ℃ 38CrMoAl钢 (挤压筒及螺杆) 540～570 ℃稀土渗氮
0. 25 0. 4～0. 5
8 20～24
渗氮500 ℃ 38Cr2MoA、25Cr2MoV 钢 (汽轮机、锅炉抗蚀耐磨零件) 570 ℃稀土渗氮
10
吸热式气氛
采用天然气及丙烷制备：
2CH4 +O2=CO+4H2
典型成分：CO
10%， CO2 0.1%， H2 40%， CH40.5%， N2 40%，H2O 0.2% 2C3H8+3O2=6CO + 8H2 典型成分：CO 23.7%， CO2 0.1~1.0%， H2 31.6%，CH4<1%， N2 44.7%，
A:提高丙烷气渗碳层均匀，适宜 复杂形状零件，消除炭黑及焦油的产生。
41
真空低压乙炔渗碳
900~1000℃，P≤2×103Pa条件下，分解： 甲烷： CH4=CH4
丙烷：
C3H8=C+2CH4 C3H8=C2H4+CH4 C3H8=C2H2+H2+CH4=2C+CH4+2H2
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。
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、碳势调节和安全事项一、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+CO2 C(γ-Fe)+O2→CO2 3. 氧化还原反应Fe+H2O←→FeO+H2 3FeO+H2O←→Fe3O4+H2 ① ※高速钢刀具蒸气处理K1=[H2]/[H2O] [H2]/ [H2O]＞K1 逆向进行; [H2]/ [H2O]＜K1 正向进行LgK=△F°/4.575T,K:平衡常数,T:反应温度, △F°:反应在标准状态下自由能的变化4. 脱碳增碳反应C(γ-Fe)+CO2 ←→2CO ② K②=[CO]2/[CO2 ]ac ac=[CO]2/ K②[CO2]C(γ-F e)+H2O ←→CO+H2 ③ K③=[CO][H2] /[H2 O]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]1/2 ac-碳在奥氏体中的相对浓度,又称碳活度 5. 炉气氛内部的化学反应:水煤气反应CO2+H2←→CO+H2O ⑥ K⑥=[CO] [H2O]/[CO2][H2]※ 因此,只要控制气氛组分的分压或体积百分浓度,就可控制反应进行的方向.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.所谓碳势控制就是控制这些炉气组分间的相对量.如在Rx气氛中由于燃料气体和空气的比例实际上在一个很小的范围内变化,所以H2、CO2的量基本不变,要控制炉气的碳势只须改变其中的微量组分CO2、H2O有一定的对应关系,因此只要控制H2O或CO2或者O2(因为O2与H2O、CO2也有对应关系).控制任意一个因子的分压即可达到控制碳势的目的。
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
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。
可控气氛热处理炉渗碳
可控气氛热处理炉渗碳
可控气氛热处理炉渗碳是一种先进的金属热处理方法，通过在特定的气氛控制条件下，将碳元素渗入金属表面，从而改变其物理和化学性质。
这种方法广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天等领域，以提高金属零件的耐磨性、抗疲劳性和耐腐蚀性。
在可控气氛热处理炉渗碳过程中，气氛的控制至关重要。
炉内的气氛成分、温度、压力等参数都需要精确控制，以确保碳元素能够均匀地渗入金属表面。
常用的气氛包括氮气、甲烷、丙烷等，它们在不同的温度和压力下与金属表面发生化学反应，从而实现碳的渗入。
渗碳过程中，金属零件通常被放置在炉内的特定位置，并通过加热使其达到所需的温度。
随着温度的升高，气氛中的碳原子开始渗入金属表面，与其形成化学键合。
渗入深度和时间取决于温度、气氛成分和金属材料的性质。
通过可控气氛热处理炉渗碳，金属零件的表面硬度和耐磨性得到显著提高。
同时，由于渗碳层与基体金属之间具有良好的结合力，因此不会剥落或脱落。
这使得经过渗碳处理的金属零件在承受重载、高速运转等恶劣条件下仍能保持优异的性能。
总之，可控气氛热处理炉渗碳是一种高效、可靠的金属表面强化方法。
通过精确控制气氛成分和工艺参数，可以实现金属零件表面性能的优化，提高其使用寿命和可靠性。
在未来，随着科技的不断发展，这种方法将在更多领域得到应用，并推动相关产业的进步。
第十章 可控气氛热处理炉
§１０－2 可控气氛的控制方法
一、气氛的选择与搭配
实现可控气氛热处理，除必要的热处理炉外，选择合理的可 控气氛及其控制是十分重要的。 针对具体工艺科学地设计和选用适当的炉用气氛通常的出发 点： 加速工艺过程 提高产品质量
1、气氛的选择
热处理气氛已有很多，选择时应考虑： 1）选择能加速化学热处理过程的气氛 渗碳过程中，碳的传递系数随 CO ％×H2 ％的含量而增大， 因此，适宜的渗碳气氛要求含有足够数量的 CO和H2，能满足该 要求的渗碳气氛常用的有吸热式气氛、甲醇裂化气、煤油和空 气等。
可控气氛主要由CO、H2、N2和少量的CO2，H20和CH4、CnHm 等气体组成。其中， CO、H2、 CH4、CnHm属还原形气体；CO2， H20属氧化性气体，会引起钢的脱碳；N2属中性气体。 体系中氧化性气体与还原性气体、增碳性气体与脱碳性气 体组分间的数量关系，即CO/ CO2、 H2/ H20、CH4/ H2、（CO） ×（H2）/ H20等，决定了体系中反应进行的方向。 碳势控制，也就是控制这些炉气组分间的相对量。
Fe氧化生成FeO，CO2浓度降低，同时CO浓度增加，钢件氧化。 KP>2.486，即 (CO)／(CO2)>2.486 ；反应向左进行，发生还原作用，钢件不氧 化。
结论：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。
3、钢在H2－H2O气氛中的氧化—还原反应
2）选择资源丰富和少无公害的气氛
能满足这一要求的最佳气氛就是氮气。
注意，纯氮是惰性气体，主要应用于密封性很好的炉子或应用于低温保护或 工件允许形成很薄的氧化膜，而该膜能起保护自身作用的工艺，如铝的退火。 氮气常应用于使炉子维持正压，以防炉外空气侵入。 事实上，高纯氮难以获取，成本很高，工业用氮又含有0.5～5％O2，，会使 加热工件氧化，所以一般不能单独用于热处理保护，而且，对从炉缝等处侵 入的空气没有反应消除的能力，因此，通常的做法是：根据处理工件的要求 和工艺参数，在炉气中添加某些还原性气体组成氮基气氛。