Ipari gázok alkalmazása a hőkezelésben

Ipari gázok alkalmazása a hőkezelésben

A mechanikai feldolgozási folyamat során a mechanikai alkatrészeket hőkezelésnek kell alávetni úgy, hogy különböző fűtőkemencékbe helyezik őket fűtésre. Egy előre meghatározott hőmérséklet elérése után egy ideig melegen tartják, majd kiengedik a kemencéből, majd lehűtik a hőkezelési folyamat befejezéséhez. A gépgyártó iparban a feldolgozott alkatrészek többsége acélanyag. Ha az acél alkatrészeket kemencében hevítik, a felület 500°C-on oxidálódik, azaz szénmentesítés történik. Ha a nyersdarabot megmunkálják, később megmunkálási ráhagyással biztosítják az oxidációs és széntelenítő réteg eltávolítását. Ha ez a végső hőkezelési folyamat, akkor az alkatrészen csak egy kis csiszolási munka marad. Ha az oxidatív dekarbonizációs réteg mély, és nem távolítható el a végső feldolgozás során, az alkatrészek hőkezelés utáni teljesítménye jelentősen csökken.

Az acél alkatrészek hevítés közbeni dekarbonizációs jelensége a fűtőközeg oxigén jelenlétének köszönhető. Mindaddig, amíg az oxigént izoláljuk a melegítéstől, az oxidatív dekarbonizációs jelenség elkerülhető. Ehhez nem szabad légkemencében fűteni, általában sófürdős kemencében. Ahhoz, hogy sófürdőt használjunk az oxigén elkülönítésére, a sófürdőt deoxidálni kell. A feldolgozott sómaradék és a gőz is szennyezi a környezetet. A feldolgozáshoz vákuumkemencéket is használnak, de a tömítési technológia magas követelményeket igényel, és a kemence nem tehető túl nagyra, ami korlátozza az alkalmazását.

A gázvédett kemencéket széles körben használják az iparban. A hőkezelési folyamat során sokféle gázt alkalmaznak, beleértve az argonvédelmet, a nitrogén alapú védelmet és a nagyszámú nitrogén alapú védőatmoszférát.

A nitrogén alapú védelem megakadályozhatja az acél alkatrészek oxidatív szénmentesítését, és nagymértékben javítja a hőkezelt alkatrészek felületi minőségét, különösen, ha bonyolult formájú szerszámokkal és formákkal dolgozunk. Kioltásuk után az üreg feldolgozása nem történik meg. Ha van oxidatív dekarbonizáció, nagymértékben csökkenti a felületi réteg keménységét, azaz csökkenti a kopásállóságát és élettartamát. A semleges fűtés nitrogén alapú védőatmoszférában történő alkalmazásával a munkafelületen többé nem lép fel oxidatív dekarbonizációs jelenség, ami javítja a munkadarab felületén a hőkezelés minőségét és meghosszabbítja a munkadarab élettartamát.

A hőkezelő berendezésekben a különböző gázok védelmére szolgáló többcélú kemence vagy fluidizált kemence található, amely nitrogént és különféle hordozóanyagokat különböző arányban képes használni a nitridálás, nitrokarburálás (lágy nitridálás), karburálás és egyéb kémiai hő végrehajtására. kezelések.

Védelmet nyújt az ipari gázokra épülő hevítési kezelési folyamathoz, és fentebb különféle vivőgázokat tud előkészíteni különféle kémiai hőkezelésekhez, ami nemcsak az anyagok hőkezelési folyamatát könnyíti meg, hanem nagymértékben javítja a hőkezelés hatékonyságát is.

A nitrogén alapú védőatmoszféra nyersgázként tiszta nitrogént (99,99%) vagy ipari nitrogént használ, megfelelő szénhidrogének (pl. földgáz, propán stb.) hozzáadásával, és szükség esetén a reakcióban részt vevő egyes gázok hozzáadásával, pl. hidrogén, ammónia, szén-dioxid, levegő stb., kevert gáz előállításához, amelynek fő komponense ammónia. Ez a fajta gáz nem tartalmaz, vagy tartalmaz bizonyos redukáló gázokat, és széles körben alkalmazható különféle hevítési eljárásokban, mint például fényes hőkezelés, kémiai hőkezelés, keményforrasztás, porkohászati ​​szinterezés és egyéb eljárások.

A hőkezeléshez használt nitrogén nagyjából a következő típusokra osztható:

1. A tiszta oxigén általában 99,99%-nál több nitrogént tartalmazó védőgázt jelent.

2. Az aminosemleges védőgáz olyan védőgázra utal, amely nem oxidálja, dekarbonizálja vagy karburizálja az acélt. Ez a fajta védőgáz bizonyos redukáló tulajdonságokkal is rendelkezik. Mivel védő tulajdonságokkal rendelkezik a különböző széntartalmú acélokhoz, mindaddig, amíg a hevítési ciklus azonos, a különböző széntartalmú acélok feldolgozhatók ugyanabban a kemencében, és felhasználhatók magas hőmérsékleten történő hűtésre, izzításra, temperálásra stb. , közepes és alacsony hőmérsékleten. Hőkezelési eljárás a fényes hatás eléréséhez. Az általánosan használt semleges gázok a következők:

1. Nitrogén + hidrogén: Ez a védőgáz bizonyos redukáló tulajdonságokkal és gyenge dekarbonizációs tulajdonságokkal rendelkezik. A gáz hidrogéntartalmát általában 0,5% és 3% között tartjuk.

2. Nitrogén + szén-monoxid + hidrogén: Ez a védőgáz használható acélszerkezetek, szerszámacélok és csapágyacélok nem oxidációs, nem dekarbonizációs és nem szénsavas hőkezelésére, például szén-monoxid tartalom 0,5%~1 % és hidrogén 1%~2% A szerszám- és présacél, gyorsacél és csapágyacél izzítása és hűtése védőgázban történik. 2%-os szén-monoxid + hidrogén tartalmú nitrogén alapú atmoszférában az 1%-os széntartalmú gyorsacélt 1200°C-ra hevítik, és 40 perc elteltével gyakorlatilag nincs széntelenítés. Ezt a védőanyagot az ipari nitrogén metanolos tisztításával állíthatjuk elő.

3. Nitrogén alapú szénpotenciál atmoszféra: Ez egy nitrogén alapú atmoszféra magas hatóanyag-tartalommal. Általában megfelelő mennyiségű adalékanyagot (szénhidrogéneket vagy szénhidrogének oxigéntartalmú származékait) adunk a nitrogénhez, hogy szénpotenciális atmoszférát kapjunk a karburáló kezeléshez.

4. Nitrogén-metanol védőgáz: Ez egy nitrogén alapú légkör, amelyet jelenleg külföldön széles körben használnak. Szabályozzuk a nitrogén és a metanol arányát úgy, hogy szén-monoxid:hidrogén:nitrogén = 1:2:2 legyen a légkörben.

A nitrogén alapú légköri hőkezelés előnyei: Először is energiát takarít meg. Az endoterm atmoszférához képest a nitrogén alapú atmoszféra 25-85%-kal csökkentheti az üzemanyag-fogyasztást. Másodszor, a gázforrás bőséges. A nitrogénforrás előállítása nitrogén alapú atmoszférában főként levegőből származik, és a gázforrás nagyon bőséges. Harmadszor, javíthatja a termék minőségét. A nitrogén alapú atmoszféra kevesebb szén-monoxidot és hidrogént tartalmaz, ami nagymértékben csökkenti a hidrogén ridegségét és a belső oxidációt. Az endoterm atmoszféra általában redukáló gáz az acél számára magas szén-monoxid- és hidrogéntartalma miatt. A szén-monoxid azonban olyan elemek oxidálószere, mint a króm, mangán, stroncium, molibdén és titán. Ezért az endoterm atmoszféra a szénacél fényes melegítő atmoszférája, míg az ötvözött acél fűtőfelületén fekete-oxid képződik. Például a rozsdamentes acél és a csapágyacél magas krómtartalmú. Mivel a króm erős affinitást mutat az oxigénnel, a króm a szén-monoxid és a szén-dioxid légkörében oxidálódik. Az endoterm atmoszférában a szén-monoxid-tartalom eléri a 25%-ot, így a legtöbb rozsdamentes acél, csapágyacél és magas krómtartalmú acél hőkezelési eredménye az endoterm atmoszférában nem ideális. Az acél felületén oxidréteg képződik. Hasonlóképpen, a króm is oxidálódik a vízben. Ezért a magas krómtartalmú ötvözött acélok esetében az endoterm atmoszféra alkalmazása elméleti elemzésből nem megfelelő. A nitrogén alapú atmoszféra használata csökkentheti az ötvözött elemek oxidációs fokát és javíthatja a hőkezelés minőségét. Negyedszer, széles körű alkalmazkodóképességgel rendelkezik. A nitrogén alapú atmoszféra különböző típusú szénacélok, ötvözött acélok és rozsdamentes acélok, valamint színesfémek, például réz és alumínium hőkezelésére alkalmas. Ötödször, jó a biztonsága. A nitrogén semleges gáz, nem mérgező, nem szennyezi a környezetet, nincs robbanásveszélyes, könnyen szállítható, kezelhető és használható.

Az ipari gázok hőkezelésben történő alkalmazását illetően az átfogó nitrogén alapú atmoszférikus hőkezelésnek nyilvánvaló előnyei vannak. Ezért Kínában a kulcsfontosságú vállalatok és projektek külföldi fejlett gázforrás-eszközöket és nitrogénalapú atmoszférát alkalmaztak különféle hőkezelésekhez.