10可控气氛热处理炉

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1、第十章可控气氛热处理炉授课人：杨晓敏NorthUniversityofChinaCollegeofMaterialsScienceandEngineering2008.01.04返回总目录教学提示教学要求：可控气氛热处理炉可以实现工件的无氧化脱碳加热或对工件进行化学热处理。第十章可控气氛热处理炉：了解可控气氛的类型及制取方式；理解可控气氛加热的基本原理；了解碳势、氧势等概念及控制方式以及可控气氛炉的特点。第十章可控气氛热处理炉可控气氛炉优点：1、防止工件氧化脱碳。2、进行渗碳等化学热处理。3、对已脱碳的工件，可使表面

2、复碳。4、可进行穿透渗碳。5、便于实现机械化、自动化。第十章可控气氛热处理炉§10－1可控气氛加热的基本原理§10－2可控气氛的制备§10－3可控气氛的碳势与氧势控制§10－4可控气氛热处理炉的结构及发展第十章可控气氛热处理炉1、钢在CO2－CO气氛中的氧化－还原反应（可逆的）反应平衡时：平衡常数一、钢在炉内气氛中的氧化－还原§10－1可控气氛加热的基本原理2、钢在H2-H2O气氛中的氧化－还原反应§10－1可控气氛加热的基本原理§10－1可控气氛加热的基本原理3、钢在H2、H2O、CO、CO2系对铁的氧化－还原反应

3、达到无氧化加热需满足如下条件：4、金属加热时气氛中的氧势金属在含氧气氛中加热会产生如下反应：反应平衡常数为：氧势是指在一定温度下，金属的氧化和氧化物分解处于平衡状态时气氛中氧的分压或氧化物的分解压。§10－1可控气氛加热的基本原理二、钢在炉气中的脱碳－增碳1、钢在CO-CO2气氛中的脱碳增碳反应§10－1可控气氛加热的基本原理平衡常数为：2、气氛中的碳势气氛的碳势：在一定温度下和一定成分的气氛中加热，气氛与钢的增碳脱碳反应速度相等时钢的含碳量。900℃下含80％CO气氛的碳势即0.1％C例如：40钢含碳量为0.40％

4、，如果炉内气氛能保持40钢既不脱碳也不增碳，则这种气氛的碳势就是0.40％C。§10－1可控气氛加热的基本原理3、钢在H2-CH4气氛中的脱碳增碳反应平衡常数为：可控气氛：吸热式气氛放热式气氛氨分解气氛滴注式气氛氮基气氛氢气§10－2可控气氛的制备一、吸热式气氛1、制备原理吸热型气氛是原料气（天然气、丙烷、液化石油气等）与少于或等于理论空气需要量一半的空气不完全燃烧的产物（H2、CO和N2）。§10－2可控气氛的制备2、制备流程二、放热式气氛1、制备原理放热型气氛是原料气（液化石油气、煤气或其他气体燃料）与较多的空气

5、(n=0.5-0.95)的不完全燃烧产物，所产生的热量足以维持反应进行。放热型气氛的成分主要是N2、CO、CO2、H2和H2O。§10－2可控气氛的制备以丙烷原料气为例，完全燃烧的反应式：不完全燃烧的反应式放热式可控气氛的成分随所用空气过剩系数的大小而不同。当空气过剩系数值较小(0.5－0.6)时，CO/CO2值较大，气氛氧化性和脱碳性较弱；较大(0.8-0.9)时，CO/CO2值较小，氧化性和脱碳性也较强，成本较低。§10－2可控气氛的制备2、制备流程1、制备原理§10－2可控气氛的制备三、氨分解气氛特点：不含CO

6、和CO2，不可能有渗碳和氧化倾向。因而常用作不锈钢和高铬钢的保护气氛。2、氨分解气氛的制备流程§10－2可控气氛的制备四、滴注式气氛制备原理：滴注式气氛是将甲醇、乙醇、煤油、丙酮等有机液体直接滴入热处理炉内，经裂解后生成可控气氛。。§10－2可控气氛的制备§10－3可控气氛的碳势与氧势控制一碳势的控制(以吸热式气氛为例)1、碳势的控制原理碳势的控制是指控制可控气氛的碳势，使之与钢的表面确定的含碳量相平衡。控制原则：控制气氛中CO/CO2、H2/H2O组分之间的相对含量，使炉中气氛的碳势与钢表面要求的含碳量相平衡。在吸

7、入式气氛中CO2和H2O的含量很低，少量的变化即可影响气氛的碳势。因此，控制CO2和H2O的含量即可控制碳势。（1）、平衡常数为：§10－3可控气氛的碳势与氧势控制§10－3可控气氛的碳势与氧势控制（2）、水煤气反应2、碳势的控制方法红外分析仪法：基于各种气体对红外线的不同吸收效应而测定气体成分，常用来测定和控制可控气氛中的CO2含量，来控制碳势。露点仪法：通过露点（气体中水蒸气凝结成水雾的温度，即在低压力下气体中水蒸气达到饱和状态下的温度）来控制碳势。露点越低，气氛的碳势越高。§10－3可控气氛的碳势与氧势控制二、

8、氧势控制1、氧势的控制原理在渗碳气氛中，还有如下反应：平衡常数：§10－3可控气氛的碳势与氧势控制2、方法：Po2通过氧探头测定。§10－4可控气氛热处理炉的结构及发展可控气氛炉应具备的条件：炉膛密封良好炉内保持正压强制炉气循环流动装设安全装置炉内构件抗气氛侵蚀本章结束！