幾種可控氣氛的產(chǎn)氣原理碳勢調(diào)節(jié)和安全事項(xiàng)

幾種可控氣氛的產(chǎn)氣原理、碳勢調(diào)整和安全事項(xiàng)一、原理介紹1.氧化3Fe+2O2→Fe3O4(570℃以下) ※預(yù)氧化2Fe+O2→2FeO(570℃以上)4Fe+3O2→2Fe2O3(氧化皮)2.脫碳Fe3C+O2→3Fe+CO2C(γ-Fe)+O2→CO23.氧化復(fù)原反響Fe+H2O←→FeO+H2 3FeO+H2O←→Fe3O4+H2 ①※高速鋼刀具蒸氣處理K1=[H2]/[H2O] [H2]/[H2O]＞K1逆向進(jìn)展;[H2]/[H2O]＜K1正向進(jìn)展LgK=△F°/4.575T,K:平衡常數(shù),T:反響溫度,△F°:反響在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下自由能的變化4.脫碳增碳反響C(γ-Fe)+CO2←→2CO ② K②=[CO]2/[CO2]ac ac=[CO]2/K②[CO2]C(γ-Fe)+H2O←→CO+H2 ③ K③=[CO][H2]/[H2O]ac ac=[CO][H2]/K③[H2O]C(γ-Fe)+2H2←→CH4 ④ K④=[CH4]/[H2]2ac ac=[CH4]/K④[H2]2C(γ-Fe)+1/2O2←→CO ⑤ K⑤=[CO]/[O2]1/2ac ac=[CO]/K⑤[O2]1/2ac-5.反響CO2+H2←→CO+H2O ⑥ K⑥=[CO][H2O]/[CO2][H2]※因此,只要把握氣氛組分的分壓或體積百分濃度,就可把握反響進(jìn)展的方向.不僅保護(hù)工件不氧化、不脫碳而且還可以實(shí)現(xiàn)增碳(滲碳),故此類氣氛叫可控氣氛為妥.所謂碳RxH2、CO2CO2、H2OH2OCO2O2O2H2O、CO2也有對應(yīng)關(guān)系).把握任意一個(gè)因子的分壓即可到達(dá)把握碳勢的目的。6.碳勢的定義：①是表征含碳?xì)夥赵诖_定溫度下,轉(zhuǎn)變鋼件外表含碳量的力氣的參數(shù)②是表征含碳?xì)夥赵诖_定溫度下與鋼件外表處于平衡時(shí),可使鋼外表到達(dá)的碳含量.①定義較精準(zhǔn).在含碳爐氣組分和溫度不變時(shí),工件含碳量與它的合金成分多少,滲碳或加熱時(shí)間的長短,工件尺寸,曲率半徑大小的因素有關(guān).如齒輪齒滲碳后的檢查部位即可說明。1/8幾種可控氣氛的產(chǎn)氣原理、碳勢調(diào)整和安全事項(xiàng)③碳勢的計(jì)算比較麻煩.需要知道平衡溫度T、ac、和在此溫度下的奧氏體飽和含碳量Cps,各組分的分壓等進(jìn)展推算且因多因素的波動(dòng)如裝爐量，合金元素的影響較大.作為應(yīng)用技術(shù)不必花太多的精力進(jìn)展計(jì)算。實(shí)際生產(chǎn)中爐氣碳勢的量度最快最準(zhǔn)的方法是鋼箔定0.1mm18-30min).中也是用鋼箔定碳,確定爐氣碳勢,修正儀表.※幾個(gè)留意的問題蘭色氧化色會(huì)增重,影響測量的準(zhǔn)確性.②CH4CO碳勢與[CO]2/[CO2]有關(guān)也與[CH4]/[H2]2有關(guān) CH4首先與CO2和H2O反響CH4+CO2←→2CO+2H2, CH4+H2O←→CO+3H2多余的CH4CH4[C]+2[H2RxCH4CO(23%)和H2(C3H8CO：[C]+CO2←→2CO,[C]+H2O←→CO+H2按熱力學(xué)計(jì)算CH4CO100CH4碳作用小而它的作用是間接的,主要表現(xiàn)它能降低CO2H2OO2.CH4O2當(dāng)爐氣中CH4RxC3H8C3H8→C2H4+CH4 C2H4→2[C]+2H2由于產(chǎn)生[C],a吸熱式氣氛(Rx) CO和H2含量大穩(wěn)定CO23%H231%CH4＜1%,可認(rèn)為根本處于平衡狀態(tài),碳勢ac=K1P2CO/PCO2ac-碳在奧氏體中的相對濃度,間接代表氣氛中的碳勢。如前述,因此用單個(gè)數(shù)CO2O2,H2Ob:非平衡條件下的碳勢把握(多因子把握)直生式氣氛(CH4,C3H8CH3COCH3氣氛),CO,O,CH4(2%-10%)但爭論證明仍遵守ac=K1Pco/K3P1/2O2CO(COCO并將氧探頭,CO進(jìn)展計(jì)算,實(shí)踐證明還是能把握直生式非平衡氣氛的碳勢的。CH4CH42%-10%,CH4H2,造成了氧探頭產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)MV(讀數(shù)偏高).易卜森承受特別合金電極+補(bǔ)償電解質(zhì)的氧探頭解決此問題.亦可用露點(diǎn)儀把握?！窕旌蠚鈬娮臁踩鐖D〕：920℃時(shí),CH4差,因此必須充分混合。2/8幾種可控氣氛的產(chǎn)氣原理、碳勢調(diào)整和安全事項(xiàng)混合后的氣體不要靠近工件,否則工件外表會(huì)脫碳,應(yīng)將混合氣從滲碳爐的上部靠近循環(huán)風(fēng)扇和加熱元件處送入爐內(nèi)可獲最正確效果,因此馬弗是不行缺少的.在沒有循的冷空氣直接下沉到工件上形成氧化皮.此時(shí)應(yīng)從滲碳爐側(cè)面供入混合氣體.由與混合氣體需要一段時(shí)間進(jìn)展反響故在供氣處測定爐氣成分也是不行取的。以空氣流量來把握爐氣組分比以自然氣流量把握為好。前者對爐氣中的CO、CO2、CH4O2.(O2CH4自然氣流量不變,并按固定的根本流量比來供給空氣,由添加附加空氣以把握碳勢.否則靠近進(jìn)氣口處會(huì)形成碳黑。1:2(1:1)1:2直生式對爐子的要求較嚴(yán)進(jìn)入爐壁孔隙內(nèi),自然氣因此處溫度較低可能形成碳黑甚至10%?！駳怏w成分CH46-7%,CO19%CO20.1-0.3%,H233-40室周期爐,工件從前門進(jìn)入爐內(nèi),進(jìn)入大量空氣,有相當(dāng)于井式爐860℃和Cp0.6%,碳黑會(huì)燒掉,然后再開頭其次段,提高溫度和碳勢,連續(xù)爐無法解決此問題.(長春齒輪廠連續(xù)爐碳黑較多)。CH4/空氣和丙酮/850-1000℃C3H8800-880℃920℃RxCH470-75%②滲碳時(shí)間短30% ③內(nèi)氧化比Rx少3.3-52①Rx成分COH2H2OCO2N2CH4Ni≥1000℃CH420.7%38.7%0.5%03.%39.8%0.8%CH4+2.38→CO+2H2+1.88N2Ni≥1000℃C3H823-25%32-33%0.5%03.%39.8%0.4%C3H8+7.14→3CO+1.88N2此氣氛應(yīng)用最廣泛,較易制取,本錢較低產(chǎn)氣組分穩(wěn)定,是平衡氣氛易于實(shí)現(xiàn)碳勢的單因子把握.露點(diǎn)把握在-4～+4℃之間,紅外儀CO20.19-0.38%。3/8幾種可控氣氛的產(chǎn)氣原理、碳勢調(diào)整和安全事項(xiàng)留意的幾個(gè)問題:a:反響罐內(nèi),化學(xué)反響充分進(jìn)展的主要標(biāo)法是CH40.8%當(dāng)CH4＞1%時(shí),表示催化CH4b:C3H8>90%以上,H2SH2SNi〔湖北江山廠的例子〕。cCO2H2O,其次步是吸熱反響,剩下的原料氣和CO2,H2OCOH2NiO+H2=Ni+H2OH2OH2O1〕氣包水，CO2B,空氣濾清器的撤除，發(fā)生爆炸。2〕長春一汽的發(fā)生爐董工調(diào)試，很多取氣嘴不理解。C，5NiOD，用孔板不用空氣和C3H8E，使用露點(diǎn)儀把握碳勢較好，較真實(shí)地反映爐況。〔Aichelinλ〕，適用不同的原料氣，露點(diǎn)根本不變。而用不同的原料氣CO2,O2測量精度低，+/-1°C,5LiCl，鉑電阻溫度計(jì)。對環(huán)境溫度要求氣室不低于露點(diǎn)，不能高于平衡溫度。F，Rx氣的缺點(diǎn)：使用溫度要大于760°C；對含鉻鋼易產(chǎn)生非馬組織〔內(nèi)氧化〕。COH2Si,Mn,Cr氣氛，不能用于不銹鋼的處理。因氫氣較多會(huì)有氫脆現(xiàn)象產(chǎn)生；需要一臺(tái)發(fā)生爐設(shè)備。②N2+CH3OH成份CO15-20%，H235-45%，CO2：0.4，CH4：0.3，N20°C。近似RxA950°C850°C750°CCO2%0.20.61.8CO%32.431.429.5H2%66.264.261.4CH4%0.61.743.37H2O%0.61.443.93甲醇在低溫下水會(huì)按以下反響式進(jìn)展分解：3CH3OH→2CH4+CO2+H2+H2O2CH3OH→H2O+[C]+CO+3H2隨著分解溫度的降低,CO2，H2OCH4CO，H2CO2，H2OCH4>1%，則易生成碳黑。因此，加熱區(qū)和降溫區(qū)，特別是850°C〔華凌廠的工藝甲醇的量太大，與氮?dú)獾谋壤磺‘?dāng)〕930-950°C，按CH3OH→CO+2H2CH3OHN260%：40%較好。但把握不當(dāng)CO15%時(shí)，滲碳速度太慢，南高齒為例。提高CO21%解決問題。華凌CH3OH備出問題。低溫霧化問題〔風(fēng)扇打碎液；，裝濺射板；用N2〔北京吉普阿巴-易普森爐的例子〕。甲醇過濾問題和碳黑堵塞進(jìn)氣管。30”1”，比露點(diǎn)儀響應(yīng)速度快，設(shè)備測量精度約高于6)氧探頭，ZrO2在高溫下直接測量，不需取樣，較真實(shí)反映爐氣的實(shí)際狀態(tài)，比紅外儀，露點(diǎn)儀優(yōu)越。4/8幾種可控氣氛的產(chǎn)氣原理、碳勢調(diào)整和安全事項(xiàng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，<0.1c)能在氧分壓很高和很低的條件下測量。d)7〕A,爐溫波動(dòng)±10°C，碳勢波動(dòng)約±0.07%B，CO±0.5%，碳勢波動(dòng)約±0.03%，C0.33Kpa,碳勢波動(dòng)約±0.02%3±0.12%3，氨分解氣和純氨氮化氣氛以氨為原料通過分解反響制得N2+H2，最大特點(diǎn)是不含有COCO2，不行能有滲碳傾向。用作高鉻鋼，不銹鋼等的光亮退火，光亮淬火。也可作為純氨氮化的稀釋氣或載氣。NH3：2m3/h,505°C,rN6.55N2+H20.1m3/h，H2：22.5%，氨分解率：30%。集中rN4.5H2：27%，氨分解率：36%，515°C，NH3：2m3/h，升溫降氮?jiǎng)輹r(shí)，全用NH3γN〔氮?jiǎng)荨?[NH3]/[H2]3/2在傳統(tǒng)的滲碳工藝中，氮?jiǎng)莩Ｒ园狈纸饴实拇笮”硎?。是用所謂水吸取法即氨溶解于水的特性來確定氨分解率。X=Y/(2-Y)XY-水吸取法氨分解率氮?jiǎng)菖c水吸取法的氨分解率的公式γN=〔1-Y〕.〔4/3Y〕3/2YN=(1-X)/(1+X)÷[3X/2÷(1+X)]3/2〔強(qiáng)滲〕,其次段提高溫度和提高氨分解率，目的在于加速氮在鋼中的集中加深層深從而縮短總的滲氮時(shí)間，濃度梯度趨于平緩。氮化顏色與零件外表粗糙度有關(guān)。光滑度高的外外表積小，有加工應(yīng)力，故