Застосування промислових газів у термічній обробці

Застосування промислових газів у термічній обробці

У процесі механічної обробки механічні частини повинні бути термічно оброблені шляхом розміщення їх у різних нагрівальних печах для нагрівання. Після досягнення заданої температури їх деякий час зберігають у теплі, потім випускають з печі, а потім охолоджують для завершення процесу термічної обробки. У машинобудівній промисловості більшість деталей, що обробляються, є сталевими матеріалами. При нагріванні сталевих деталей в печі поверхня окислюється при 500°С, тобто відбувається зневуглецювання. Якщо заготовку обробляють, пізніше буде припуск на механічну обробку, щоб гарантувати видалення шару окислення та зневуглецювання. Якщо це остаточний процес термічної обробки, на деталі залишається лише невелика кількість шліфування. Якщо шар окисного знеуглерожування глибокий і не може бути видалений остаточною обробкою, продуктивність деталей після термічної обробки буде значно знижена.

Явище зневуглецювання сталевих деталей під час нагрівання зумовлене наявністю кисню в середовищі нагріву. Поки кисень ізольовано від нагрівання, можна уникнути явища окисного зневуглецювання. Для цього не потрібно нагрівати в повітряній печі, зазвичай у соляній печі. Щоб використовувати соляну ванну для виділення кисню, соляна ванна повинна бути розкислена. Перероблені залишки солі та пара також забруднюють навколишнє середовище. Для обробки також використовуються вакуумні печі, але технологія герметизації вимагає високих вимог і піч не може бути занадто великою, що обмежує її застосування.

Газозахисні печі широко застосовуються в промисловості. У процесі термічної обробки використовуються різноманітні гази, включаючи аргоновий захист, захист на основі азоту та велику кількість захисних атмосфер на основі азоту.

Захист на основі азоту може запобігти окислювальному зневуглецюванню сталевих деталей і значно покращити якість поверхні термічно оброблених деталей, особливо при роботі з деякими інструментами та формами складної форми. Після їх загартування порожнину більше не оброблятиметься. Якщо відбувається окислювальне зневуглецювання, це значно знизить твердість поверхневого шару, тобто зменшить його зносостійкість і термін служби. Завдяки використанню нейтрального нагрівання в захисній атмосфері на основі азоту на робочій поверхні більше не відбуватиметься будь-яке явище окисного зневуглецювання, що покращує якість термічної обробки поверхні заготовки та продовжує термін служби заготовки.

В обладнанні для термічної обробки, щоб використовувати різні гази для захисту, існує багатоцільова піч або піч з псевдозрідженим середовищем, яка може використовувати азот і різні носії в різних пропорціях для виконання азотування, нітроцементації (м’яке азотування), цементації та іншого хімічного тепла. лікування.

Він забезпечує захист процесу нагрівання на основі промислових газів і може готувати різні гази-носії вище для різних хімічних термічних обробок, що не тільки полегшує процес термічної обробки матеріалів, але й значно підвищує ефективність термічної обробки.

Захисна атмосфера на основі азоту використовує чистий азот (99,99%) або промисловий азот як вихідний газ, додаючи відповідні вуглеводні (наприклад, природний газ, пропан тощо), і, якщо необхідно, додаючи певні гази, які беруть участь у реакції, наприклад як водень, аміак, вуглекислий газ, повітря тощо, для отримання суміші газу з аміаком як основним компонентом. Цей тип газу не містить або містить певні відновні гази і може широко використовуватися в різних процесах нагрівання, таких як яскрава термічна обробка, хімічна термічна обробка, пайка, спікання порошкової металургії та інші процеси.

Азот, який використовується для термічної обробки, можна умовно розділити на такі види:

1. Чистий кисень зазвичай відноситься до захисного газу, що містить понад 99,99% азоту.

2. Амінонейтральний захисний газ відноситься до захисного газу, який не окислює, не зневуглецьовує або не науглерожує сталь. Цей вид захисного газу також має певні відновні властивості. Оскільки він має захисні властивості для сталей з різним вмістом вуглецю, за умови, що цикл нагрівання однаковий, сталі з різним вмістом вуглецю можна обробляти в одній печі та використовувати для загартування, відпалу, відпустки тощо при високих температурах. , середні та низькі температури. Процес термічної обробки для досягнення яскравого ефекту. Зазвичай використовуються нейтральні гази:

1. Азот + водень: цей захисний газ має певні відновні властивості та слабкі властивості декарбюрізації. Вміст водню в газі зазвичай контролюється між 0,5% і 3%.

2. Азот + монооксид вуглецю + водень: цей захисний газ можна використовувати для термічної обробки сталевих конструкцій, інструментальних сталей і підшипникових сталей без окислення, без зневуглецювання та без науглерожування, наприклад із вмістом монооксиду вуглецю 0,5%~1 % і водню 1%~2% Відпал і загартування інструментальної та штампової сталі, швидкорізальної сталі та підшипникової сталі проводяться в захисному газі. В атмосфері на основі азоту з вмістом окису вуглецю + водню 2% швидкорізальна сталь із вмістом вуглецю 1% нагрівається до 1200°C, і через 40 хвилин практично не відбувається зневуглецювання. Препарат цього протектора можна отримати шляхом очищення промислового азоту метанолом.

3. Атмосфера з вуглецевим потенціалом на основі азоту: це атмосфера на основі азоту з високим вмістом активних інгредієнтів. Зазвичай відповідну кількість добавок (вуглеводнів або кисневмісних похідних вуглеводнів) можна додати до азоту, щоб отримати атмосферу з потенціалом вуглецю для науглерожування.

4. Захисний газ азотно-метаноловий: Це атмосфера на основі азоту, яка зараз широко використовується за кордоном. Контролюйте співвідношення азоту до метанолу так, щоб оксид вуглецю:водень:азот = 1:2:2 в атмосфері.

Переваги використання термічної обробки на основі азоту: По-перше, це економія енергії. У порівнянні з ендотермічними атмосферами, використання атмосфери на основі азоту може заощадити споживання палива на 25% до 85%. По-друге, джерело газу рясніє. Підготовка джерела азоту в атмосфері на основі азоту в основному відбувається з повітря, а джерело газу є дуже багатим. По-третє, це може покращити якість продукції. Атмосфера на основі азоту містить менше чадного газу та водню, що значно зменшує водневу крихкість і внутрішнє окислення. Зазвичай ендотермічна атмосфера є відновним газом для сталі через високий вміст монооксиду вуглецю та водню. Але окис вуглецю є окислювачем для таких елементів, як хром, марганець, стронцій, молібден і титан. Тому ендотермічна атмосфера є яскравою атмосферою нагрівання для вуглецевої сталі, тоді як чорний оксид утворюється на поверхні нагріву легованої сталі. Наприклад, нержавіюча сталь і підшипникова сталь мають високий вміст хрому. Оскільки хром має сильну спорідненість з киснем, хром окислюється в атмосфері окису вуглецю та вуглекислого газу. Вміст монооксиду вуглецю в ендотермічній атмосфері досягає приблизно 25%, тому результати термічної обробки більшості нержавіючих сталей, підшипникової сталі та високохромистої сталі в ендотермічній атмосфері не ідеальні. На поверхні сталі утворюється шар оксиду. Подібним чином хром також окислюється у водній атмосфері. Таким чином, для легованої сталі з високим вмістом хрому використання ендотермічної атмосфери не підходить з теоретичного аналізу. Застосування атмосфери на основі азоту дозволяє знизити ступінь окислення елементів сплаву та підвищити якість термічної обробки. По-четверте, він має широку адаптивність. Атмосфера на основі азоту підходить для термічної обробки різних типів вуглецевої сталі, легованої сталі та нержавіючої сталі, а також кольорових металів, таких як мідь та алюміній. По-п'яте, він має хорошу безпеку. Азот є нейтральним газом, нетоксичний, не забруднює навколишнє середовище, не має небезпеки вибуху, його легко транспортувати, керувати та використовувати.

Що стосується застосування промислових газів у термічній обробці, комплексна термічна обробка на основі азоту в атмосфері має очевидні переваги. Таким чином, ключові підприємства та проекти в Китаї запровадили іноземні сучасні газові джерела та атмосфери на основі азоту для різних термічних обробок.