Aplicarea gazelor industriale în tratamentul termic

Aplicarea gazelor industriale în tratamentul termic

În timpul procesului de prelucrare mecanică, piesele mecanice trebuie tratate termic prin plasarea lor în diferite cuptoare de încălzire pentru încălzire. După ce ating o temperatură predeterminată, acestea sunt ținute calde pentru o perioadă de timp, apoi eliberate din cuptor și apoi răcite pentru a finaliza un proces de tratament termic. În industria de fabricare a mașinilor, majoritatea pieselor prelucrate sunt materiale din oțel. Când piesele din oțel sunt încălzite într-un cuptor, suprafața va fi oxidată la 500°C, adică are loc decarburarea. Dacă semifabricatul este prelucrat, mai târziu va exista o alocație de prelucrare pentru a se asigura că stratul de oxidare și decarburare este îndepărtat. Dacă este procesul final de tratament termic, rămâne doar o cantitate mică de lucru de șlefuire pe piesă. Dacă stratul de decarburare oxidativă este adânc și nu poate fi îndepărtat prin prelucrarea finală, performanța pieselor după tratamentul termic va fi mult redusă.

Fenomenul de decarburare a pieselor din oțel în timpul încălzirii se datorează prezenței oxigenului în mediul de încălzire. Atâta timp cât oxigenul este izolat de la încălzire, se poate evita fenomenul de decarburare oxidativă. Acest lucru necesită să nu se încălzească într-un cuptor cu aer, de obicei într-un cuptor cu baie de sare. Pentru a folosi o baie de sare pentru a izola oxigenul, baia de sare trebuie dezoxidată. Reziduul de sare procesată și aburul poluează, de asemenea, mediul. Pentru prelucrare se folosesc și cuptoare cu vid, dar tehnologia de etanșare necesită cerințe ridicate și cuptorul nu poate fi făcut prea mare, ceea ce limitează aplicarea acestuia.

Cuptoarele protejate cu gaz sunt utilizate pe scară largă în industrie. În timpul procesului de tratament termic, sunt utilizate o varietate de gaze, inclusiv protecție cu argon, protecție pe bază de azot și un număr mare de atmosfere protectoare pe bază de azot.

Protecția pe bază de azot poate preveni decarburarea oxidativă a pieselor din oțel și poate îmbunătăți considerabil calitatea suprafeței pieselor tratate termic, în special atunci când aveți de-a face cu unele unelte și matrițe cu forme complexe. După ce sunt stinse, cavitatea nu va mai fi procesată. Dacă există decarburare oxidativă, va reduce foarte mult duritatea stratului de suprafață, adică va reduce rezistența la uzură și durata de viață. Prin utilizarea încălzirii neutre într-o atmosferă de protecție pe bază de azot, orice fenomen de decarburare oxidativă nu va mai apărea pe suprafața de lucru, ceea ce îmbunătățește calitatea tratamentului termic pe suprafața piesei de prelucrat și prelungește durata de viață a piesei de prelucrat.

În echipamentele de tratament termic, pentru a utiliza diferite gaze pentru protecție, există un cuptor multifuncțional sau un cuptor fluidizat, care poate folosi azot și diferiți purtători în proporții diferite pentru a efectua nitrurare, nitrocarburare (nitrurare moale), cementare și alte călduri chimice. tratamente.

Oferă protecție pentru procesul de tratare termică pe bază de gaze industriale și poate pregăti diferite gaze purtătoare de mai sus pentru diferite tratamente termice chimice, ceea ce nu numai că facilitează procesul de tratare termică a materialelor, dar și îmbunătățește foarte mult eficiența tratamentului termic.

Atmosfera de protecție pe bază de azot folosește azot pur (99,99%) sau azot industrial ca materie primă, adăugând hidrocarburi adecvate (cum ar fi gazul natural, propanul etc.) și, dacă este necesar, adăugând anumite gaze care participă la reacție, cum ar fi ca hidrogen, amoniac, dioxid de carbon, aer etc., pentru a produce un gaz amestecat cu amoniacul ca component principal. Acest tip de gaz nu conține sau conține anumite gaze reducătoare și poate fi utilizat pe scară largă în diferite procese de încălzire, cum ar fi tratamentul termic luminos, tratamentul termic chimic, lipirea, sinterizarea metalurgiei pulberilor și alte procese.

Azotul utilizat pentru tratamentul termic poate fi împărțit aproximativ în următoarele tipuri:

1. Oxigenul pur se referă în general la gazul protector care conține mai mult de 99,99% azot.

2. Gazul protector amino neutru se referă la un gaz protector care nu oxidează, decarburează sau carburează oțelul. Acest tip de gaz protector are și anumite proprietăți reducătoare. Deoarece are proprietăți de protecție pentru oțelurile cu conținut diferit de carbon, atâta timp cât ciclul de încălzire este același, oțelurile cu conținut diferit de carbon pot fi prelucrate în același cuptor și pot fi utilizate pentru călire, recoacere, revenire etc. , temperaturi medii și scăzute. Proces de tratament termic pentru a obține un efect luminos. Gazele neutre utilizate în mod obișnuit includ următoarele:

1. Azot + hidrogen: Acest gaz protector are anumite proprietăți reducătoare și proprietăți slabe de decarburare. Conținutul de hidrogen din gaz este în general controlat între 0,5% și 3%.

2. Azot + monoxid de carbon + hidrogen: Acest gaz protector poate fi utilizat pentru tratarea termică de neoxidare, non-decarburare și non-carburare a structurilor din oțel, oțelurilor pentru scule și oțelurilor pentru rulmenți, cum ar fi conținutul de monoxid de carbon 0,5%~1 % și hidrogen 1%~2% Recoacerea și călirea oțelului pentru scule și matrițe, oțel de mare viteză și oțel pentru rulmenți sunt efectuate în gaz protector. Într-o atmosferă pe bază de azot cu un conținut de monoxid de carbon + hidrogen de 2%, oțelul de mare viteză cu un conținut de carbon de 1% este încălzit la 1200 ° C și practic nu există decarburare după 40 de minute. Prepararea acestui protector poate fi obținută prin purificarea azotului industrial cu metanol.

3. Atmosfera cu potențial de carbon pe bază de azot: Aceasta este o atmosferă pe bază de azot, cu un conținut ridicat de ingrediente active. De obicei, o cantitate adecvată de aditivi (hidrocarburi sau derivați ai hidrocarburilor care conțin oxigen) poate fi adăugată la azot pentru a obține o atmosferă cu potențial de carbon pentru tratamentul de cementare.

4. Gaz protector azot-metanol: Aceasta este o atmosferă pe bază de azot utilizată în prezent pe scară largă în străinătate. Controlați raportul dintre azot și metanol astfel încât monoxid de carbon: hidrogen: azot = 1:2:2 în atmosferă.

Avantajele utilizării tratamentului termic pe atmosferă pe bază de azot: În primul rând, economisește energie. În comparație cu atmosferele endoterme, utilizarea atmosferei pe bază de azot poate economisi consumul de combustibil cu 25% până la 85%. În al doilea rând, sursa de gaz este abundentă. Prepararea sursei de azot într-o atmosferă pe bază de azot provine în principal din aer, iar sursa de gaz este foarte abundentă. În al treilea rând, poate îmbunătăți calitatea produsului. Atmosfera pe bază de azot conține mai puțin monoxid de carbon și hidrogen, ceea ce reduce foarte mult fragilizarea hidrogenului și oxidarea internă. De obicei, atmosfera endotermă este un gaz reducător pentru oțel datorită conținutului ridicat de monoxid de carbon și hidrogen. Dar monoxidul de carbon este un agent oxidant pentru elemente precum crom, mangan, stronțiu, molibden și titan. Prin urmare, atmosfera endotermă este o atmosferă de încălzire strălucitoare pentru oțelul carbon, în timp ce pe suprafața de încălzire a oțelului aliat se formează un oxid negru. De exemplu, oțelul inoxidabil și oțelul pentru rulmenți au un conținut ridicat de crom. Deoarece cromul are o afinitate puternică cu oxigenul, cromul este oxidat în atmosfera de monoxid de carbon și dioxid de carbon. Conținutul de monoxid de carbon din atmosfera endotermă atinge aproximativ 25%, astfel încât rezultatele tratamentului termic pentru majoritatea oțelului inoxidabil, oțelului pentru rulmenți și oțelului cu conținut ridicat de crom în atmosfera endotermă nu sunt ideale. Pe suprafața oțelului se va forma un strat de oxid. În mod similar, cromul se va oxida și în atmosfera apei. Prin urmare, pentru oțelul aliat cu un conținut ridicat de crom, utilizarea atmosferei endoterme nu este potrivită din analiza teoretică. Utilizarea atmosferei pe bază de azot poate reduce gradul de oxidare al elementelor din aliaj și poate îmbunătăți calitatea tratamentului termic. În al patrulea rând, are o mare adaptabilitate. Atmosfera pe bază de azot este potrivită pentru tratarea termică a diferitelor tipuri de oțel carbon, oțel aliat și oțel inoxidabil, precum și metale neferoase, cum ar fi cuprul și aluminiul. În al cincilea rând, are o siguranță bună. Azotul este un gaz neutru, netoxic, nu poluează mediul înconjurător, nu prezintă pericol de explozie și este ușor de transportat, gestionat și utilizat.

În ceea ce privește aplicarea gazelor industriale în tratamentul termic, tratamentul termic cuprinzător pe bază de azot are avantaje evidente. Prin urmare, întreprinderile și proiectele cheie din China au adoptat dispozitive străine avansate cu sursă de gaz și atmosfere pe bază de azot pentru diferite tratamente termice.