Aplicació de gasos industrials en tractament tèrmic

Aplicació de gasos industrials en tractament tèrmic

Durant el procés de processament mecànic, les peces mecàniques s'han de tractar tèrmicament col·locant-les en diversos forns de calefacció per escalfar-les. Després d'assolir una temperatura predeterminada, es mantenen calents durant un període de temps, després s'alliberen del forn i després es refreden per completar un procés de tractament tèrmic. A la indústria de fabricació de maquinària, la majoria de les peces processades són materials d'acer. Quan les peces d'acer s'escalfen en un forn, la superfície s'oxidarà a 500 °C, és a dir, es produeix la descarburació. Si es processa el blanc, hi haurà un marge de mecanitzat més endavant per assegurar-se que s'elimina la capa d'oxidació i descarburació. Si es tracta del procés final de tractament tèrmic, només queda una petita quantitat de treball de mòlta a la peça. Si la capa de descarburació oxidativa és profunda i no es pot eliminar mitjançant el processament final, el rendiment de les peces després del tractament tèrmic es reduirà molt.

El fenomen de descarburació de les peces d'acer durant l'escalfament es deu a la presència d'oxigen en el medi de calefacció. Mentre l'oxigen estigui aïllat de la calefacció, es pot evitar el fenomen de descarburació oxidativa. Això requereix no escalfar en un forn d'aire, generalment en un forn de bany de sal. Per utilitzar un bany de sal per aïllar l'oxigen, el bany de sal s'ha de desoxidar. Els residus de sal processada i el vapor també contaminen el medi ambient. Els forns de buit també s'utilitzen per al processament, però la tecnologia de segellat requereix uns requisits elevats i el forn no es pot fer massa gran, cosa que limita la seva aplicació.

Els forns protegits amb gas s'utilitzen àmpliament a la indústria. Durant el procés de tractament tèrmic, s'utilitzen una varietat de gasos, inclosa la protecció d'argó, la protecció basada en nitrogen i un gran nombre d'atmosferes protectores basades en nitrogen.

La protecció a base de nitrogen pot prevenir la descarburació oxidativa de les peces d'acer i millorar considerablement la qualitat superficial de les peces tractades tèrmicament, especialment quan es tracta d'algunes eines i motlles amb formes complexes. Un cop apagats, la cavitat ja no es processarà. Si hi ha descarburació oxidativa, reduirà molt la duresa de la capa superficial, és a dir, reduirà la seva resistència al desgast i la seva vida útil. Mitjançant l'ús d'un escalfament neutre en una atmosfera protectora a base de nitrogen, ja no es produirà cap fenomen de descarburació oxidativa a la superfície de treball, cosa que millora la qualitat del tractament tèrmic a la superfície de la peça i allarga la vida útil de la peça.

En equips de tractament tèrmic, per utilitzar diferents gasos per a la protecció, hi ha un forn polivalent o un forn fluiditzat, que pot utilitzar nitrogen i diversos portadors en diferents proporcions per dur a terme nitruració, nitrocarburació (nitruració suau), carburació i altres calor químic. tractaments.

Proporciona protecció per al procés de tractament tèrmic basat en gasos industrials i pot preparar diversos gasos portadors anteriors per a diversos tractaments tèrmics químics, cosa que no només facilita el procés de tractament tèrmic dels materials, sinó que també millora molt l'eficiència del tractament tèrmic.

L'atmosfera protectora a base de nitrogen utilitza nitrogen pur (99,99%) o nitrogen industrial com a gas de matèria primera, afegint-hi hidrocarburs adequats (com gas natural, propà, etc.) i, si cal, afegint determinats gasos que participen en la reacció, com ara com hidrogen, amoníac, diòxid de carboni, aire, etc., per produir un gas mixt amb amoníac com a component principal. Aquest tipus de gas no conté o conté determinats gasos reductors i es pot utilitzar àmpliament en diversos processos de calefacció, com ara tractament tèrmic brillant, tractament tèrmic químic, soldadura, sinterització de pols metal·lúrgia i altres processos.

El nitrogen utilitzat per al tractament tèrmic es pot dividir aproximadament en els següents tipus:

1. L'oxigen pur es refereix generalment a gas protector que conté més del 99,99% de nitrogen.

2. El gas protector amino neutre fa referència a un gas protector que no s'oxida, descarbura ni carbura l'acer. Aquest tipus de gas protector també té certes propietats reductores. Com que té propietats protectores per als acers amb diferents continguts de carboni, sempre que el cicle d'escalfament sigui el mateix, els acers amb diferents continguts de carboni es poden processar en el mateix forn i es poden utilitzar per a l'extinció, el recuit, el tremp, etc. , temperatures mitjanes i baixes. Procés de tractament tèrmic per aconseguir un efecte brillant. Els gasos neutres més utilitzats són els següents:

1. Nitrogen + hidrogen: aquest gas protector té certes propietats reductores i propietats de descarburació febles. El contingut d'hidrogen del gas es controla generalment entre el 0,5% i el 3%.

2. Nitrogen + monòxid de carboni + hidrogen: aquest gas protector es pot utilitzar per al tractament tèrmic de no oxidació, no descarburació i no carburació d'estructures d'acer, acers per a eines i acers per a coixinets, com ara el contingut de monòxid de carboni 0,5% ~ 1. % i hidrogen 1% ~ 2% El recuit i l'extinció de l'acer d'eines i matrius, l'acer d'alta velocitat i l'acer dels coixinets es realitzen amb gas protector. En una atmosfera a base de nitrogen amb un contingut de monòxid de carboni + hidrogen del 2%, l'acer d'alta velocitat amb un contingut de carboni de l'1% s'escalfa a 1200 ° C i bàsicament no hi ha descarburació després de 40 minuts. La preparació d'aquest protector es pot obtenir purificant nitrogen industrial amb metanol.

3. Atmosfera amb potencial de carboni a base de nitrogen: Es tracta d'una atmosfera a base de nitrogen amb un alt contingut en principis actius. Normalment, es pot afegir una quantitat adequada d'additius (hidrocarburs o derivats d'hidrocarburs que contenen oxigen) al nitrogen per obtenir una atmosfera potencial de carboni per al tractament de cementació.

4. Gas protector nitrogen-metanol: Es tracta d'una atmosfera a base de nitrogen molt utilitzada actualment a l'estranger. Controla la proporció de nitrogen a metanol de manera que monòxid de carboni: hidrogen: nitrogen = 1:2:2 a l'atmosfera.

Els avantatges d'utilitzar el tractament tèrmic a base de nitrogen: en primer lloc, estalvia energia. En comparació amb les atmosferes endotèrmiques, l'ús d'atmosfera basada en nitrogen pot estalviar el consum de combustible entre un 25% i un 85%. En segon lloc, la font de gas és abundant. La preparació de la font de nitrogen en una atmosfera basada en nitrogen prové principalment de l'aire i la font de gas és molt abundant. En tercer lloc, pot millorar la qualitat del producte. L'atmosfera basada en nitrogen conté menys monòxid de carboni i hidrogen, la qual cosa redueix molt la fragilitat de l'hidrogen i l'oxidació interna. En general, l'atmosfera endotèrmica és un gas reductor per a l'acer a causa del seu alt contingut en monòxid de carboni i hidrogen. Però el monòxid de carboni és un agent oxidant per a elements com el crom, manganès, estronci, molibdè i titani. Per tant, l'atmosfera endotèrmica és una atmosfera de calefacció brillant per a l'acer al carboni, mentre que es forma un òxid negre a la superfície de calefacció de l'acer aliat. Per exemple, l'acer inoxidable i l'acer dels coixinets tenen un alt contingut de crom. Com que el crom té una forta afinitat amb l'oxigen, el crom s'oxida a l'atmosfera de monòxid de carboni i diòxid de carboni. El contingut de monòxid de carboni a l'atmosfera endotèrmica arriba al voltant del 25%, de manera que els resultats del tractament tèrmic per a la majoria de l'acer inoxidable, l'acer de rodaments i l'acer d'alt crom a l'atmosfera endotèrmica no són ideals. Es formarà una capa d'òxid a la superfície de l'acer. De la mateixa manera, el crom també s'oxidarà a l'atmosfera d'aigua. Per tant, per a l'acer d'aliatge d'alt crom, l'ús d'atmosfera endotèrmica no és adequat des de l'anàlisi teòrica. L'ús d'atmosfera a base de nitrogen pot reduir el grau d'oxidació dels elements d'aliatge i millorar la qualitat del tractament tèrmic. En quart lloc, té una àmplia adaptabilitat. L'atmosfera a base de nitrogen és adequada per al tractament tèrmic de diversos tipus d'acer al carboni, acer aliat i acer inoxidable, així com metalls no fèrrics com el coure i l'alumini. En cinquè lloc, té una bona seguretat. El nitrogen és un gas neutre, no tòxic, no contamina el medi ambient, no té perill d'explosió i és fàcil de transportar, gestionar i utilitzar.

Pel que fa a l'aplicació de gasos industrials en el tractament tèrmic, el tractament tèrmic integral a base de nitrogen té avantatges evidents. Per tant, empreses i projectes clau a la Xina han adoptat dispositius avançats de font de gas estrangers i atmosferes basades en nitrogen per a diversos tractaments tèrmics.