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真空热处理炉大气:惰性气体和氢气

许多热处理工艺-包括光亮退火,烧结和碳氮共渗-都需要高度受控的大气才能使该工艺成功。这些过程通常用于制造航空航天,汽车或石油化工等行业的关键零件188比分188比分。这些过程中使用的真空热处理炉必须支持受控的大气188比分188比分,以实现这些零件的成功,高精度,可重复的结果。这些大气可能包括惰性气体,例如氮气,氦气或氩气188比分;吸热混合物;或氢。本文的重点将放在惰性大气和氢大气上,包括它们支持的热处理工艺类型。

真空热处理炉

为什么真空热处理炉大气很重要

热处理过程中的大气可能是一个关键因素:它可以充当过程中关键元素的载体188比分,或者可以;け蝗却淼牟考皇鼙┞队诳掌挠跋,同时也暴露于明显升高的环境中。温度。作为载体,大气与表面发生化学反应,并导致改善的表面特性以支持诸如硬化的过程188比分。作为;ば云,其任务与此相反:它可以;ち慵砻婷庥谟氪笃星痹谟泻υ胤⑸Х从。根据所执行的热处理过程,缺少受控的188比分188比分;ご笃赡芑岬贾铝慵砻娣⑸Х从,从而损害其质量和性能,从而导致零件报废。反过来188比分,如果使用该零件的人未发现问题,则会导致财务损失188比分,时间浪费和潜在的危险后果。此外,对大气的控制不当可能会导致真空热处理炉损坏,甚至可能导致员工受伤。

真空热处理炉

常用真空热处理炉大气

除空气外,真空热处理炉中还常用几种气体,这些气体通常包括氢气,氮气,氧气,氦气,氩气,一氧化碳,二氧化碳,氨气,丙烷,甲烷和丁烷。其中,氧气是最活泼的气体-在大气中188比分,空气的行为就像氧气-会导致严重的问题,例如氧化和脱碳,这可能会损害零件的质量和性能。在本文中,我们将重点介绍惰性气体(氦气188比分,氩气和氮气)以及氢气。

真空热处理炉

需要控制真空热处理炉大气的热处理工艺

有几种不同的热处理工艺可能需要受控的大气才能成功。需要惰性大气或氢大气的那些包括:

退火:用于软化金属或改变其微观结构

光亮退火:在氮气,氢气或氩气的惰性大气中进行,以限制氧化;通常首选纯氢气

钎焊:在铜和银上进行时,应使用纯氢气或在某些情况下会分解的氨气

渗碳:向钢表面添加碳以增加其淬透性,通常使用吸热大气

碳氮共渗:碳和氮原子扩散到金属表面以增加硬度;通常将氮气添加到吸热大气中

渗氮:在氮存在下(通常以氨的形式)加热金属以增加耐蚀性和硬度

中性硬化:用于通过使用惰性气体或;ば云澹ɡ绲螂财├捶乐构ぞ吒种械难趸屯烟

烧结:根据要烧结的金属化合物,使用惰性/;ば源笃蚯獯笃

回火:用于增加先前热处理过的金属的晶粒度,延展性和韧性

热等静压:类似于烧结188比分,但在更高的压力下进行

这些过程可能涉及多种金属,可用于为许多不同行业准备零件,包括航空188比分,工具,医疗保健,能源,汽车,军事,石油和天然气,电子和半导体行业。

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惰性大气的需求

惰性大气(有时也称为;ば源笃┰诟叨仁芸氐幕肪持胁浅8删坏牧慵。它还可以防止零件表面发生不希望的化学反应(例如氧化或脱碳)。惰性大气通常与热等静压(HIP),烧结和真空操作等过程结合使用。HIP和烧结都通常与由增材制造零件制成的零件一起使用,包括粉末金属(PM)和3D打印金属零件。真空工艺涉及在小于大气压的压力下加热零件。真空热处理可用于去除表面污染物(例如,润滑残留物和氧化膜),防止表面反应(例如,脱碳和氧化),使金属脱气以及结合金属(例如,钎焊)。真空热处理也可以用于去除溶解的污染物。

真空热处理炉

惰性气体在热处理中的作用

热处理工艺中最常用的惰性气体是氩气(Ar),氦气(He)和氮气(N2),它们通常以以下组合使用:Ar / He,Ar / He / N2和N2 /他。许多类型的有色金属在惰性大气中进行热处理188比分,包括铜,黄铜和铝188比分。大气被称为惰性的程度取决于多种因素,例如气体的类型,其纯度188比分,所涉及的温度以及所处理的材料。尽管氮与大多数钢不发生反应188比分,但在一定温度以上时,氮可能会与其他钢发生反应。通常,氩气和氦气比氢惰性。纯氮气大气覆盖了被热处理的零件,可用于吹扫现有大气或用作碳控制大气的载气188比分。请注意188比分,氮气并不是真正的惰性气体。通常在-75°F至–110°F的露点下输送188比分,并与氢气以90/10的混合比混合。使用惰性氢混合气体的新指南为3%或更少。

真空热处理炉

N2大气可用于以下热处理过程:

退火(有色金属188比分,合金钢和脱碳)

中性硬化

回火

渗氮(合金钢188比分,不锈钢和渗氮钢)

烧结

钎焊(氮气作为载气)

真空工艺

氩气提供惰性大气,通常在低于-75°F的露点下输送且氧含量低于20 ppm。Ar大气可用于以下热处理工艺:

退火(有色金属,不锈钢和合金钢)

钎焊

烧结

He大气通常用于HIP和真空热处理过程188比分。

真空热处理炉

氢在热处理中的作用

通常采用富氢大气以将氧化铁还原为铁并使钢脱碳188比分。它还有效地帮助了热传递,并且可以与存在的任何氧气发生反应。氢气用于以下热处理过程:

退火(光亮,有色金属,不锈钢,电工钢,低碳钢)

中性硬化

钎焊

烧结(黑色金属和有色金属)

真空工艺

在某些情况下,H 2可以与N 2或Ar结合。氢+氮大气非常适合于光亮退火188比分;不锈钢,合金钢和非铁的退火;中性硬化188比分;和烧结。使用氢气和氩气大气可进行明亮的退火;不锈钢188比分,合金钢和非铁的退火188比分;和烧结188比分188比分。热处理炉中使用的氢气类型称为干燥氢气,纯度为98 – 99.9%188比分。

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吸热大气

真空热处理炉内大气中使用的;て逋ǔJ乔馄188比分,氮气,二氧化碳(CO2),一氧化碳(CO)和痕量水的混合物188比分。必要的气体可以作为氮气和甲醇(CH4)的混合物直接注入真空热处理炉中,也可以通过使用丙烷或天然气作为碳源的吸热发生器注入。甲烷通过在a罐中裂解为氮气,氢气和一氧化碳而产生吸热大气188比分。当将空气和燃料的比例非常低的空气和燃料的混合物引入外部加热的蒸馏器中时188比分,会产生吸热气体188比分,该蒸馏器本身包含用于裂化混合物的活性催化剂(通常是镍)188比分188比分。当这种气体离开脱水缸时188比分,在进入炉子之前会迅速冷却。典型的成分是40%的H2、20%的CO或CO2和40%的N2。吸热气体混合物可用于光亮硬化,要求还原大气的烧结应用,钢锻件的碳修复,载气用于碳氮共渗和渗碳188比分,有色金属和合金钢的退火,中性硬化188比分,钎焊和烧结。

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