Uporaba industrijskih plinov pri toplotni obdelavi

Uporaba industrijskih plinov pri toplotni obdelavi

Med procesom mehanske obdelave je treba mehanske dele toplotno obdelati tako, da jih damo v različne grelne peči za segrevanje. Ko dosežejo vnaprej določeno temperaturo, se nekaj časa ohranjajo na toplem, nato se sprostijo iz peči in nato ohladijo, da se zaključi postopek toplotne obdelave. V strojni industriji je večina predelanih delov jeklenih materialov. Ko se jekleni deli segrejejo v peči, bo površina oksidirana pri 500 °C, kar pomeni, da pride do razogljičenja. Če je surovec obdelan, bo kasneje na voljo dodatek za strojno obdelavo, da se zagotovi odstranitev sloja za oksidacijo in razogljičenje. Če gre za končni postopek toplotne obdelave, na delu ostane le malo brušenja. Če je plast oksidativnega razogljičenja globoka in je ni mogoče odstraniti s končno obdelavo, bo zmogljivost delov po toplotni obdelavi močno zmanjšana.

Pojav razogljičenja jeklenih delov med segrevanjem je posledica prisotnosti kisika v grelnem mediju. Dokler je kisik izoliran od ogrevanja, se je mogoče izogniti pojavu oksidativnega razogljičenja. To ne zahteva segrevanja v zračni peči, običajno v peči za solno kopel. Za uporabo solne kopeli za izolacijo kisika je treba solno kopel deoksidirati. Predelani ostanki soli in para prav tako onesnažujejo okolje. Za predelavo se uporabljajo tudi vakuumske peči, vendar tehnologija tesnjenja zahteva visoke zahteve in peči ni mogoče narediti prevelike, kar omejuje njeno uporabo.

Peči, zaščitene s plinom, se pogosto uporabljajo v industriji. Med postopkom toplotne obdelave se uporabljajo različni plini, vključno z zaščito z argonom, zaščito na osnovi dušika in velikim številom zaščitnih atmosfer na osnovi dušika.

Zaščita na osnovi dušika lahko prepreči oksidativno razogljičenje jeklenih delov in močno izboljša kakovost površine toplotno obdelanih delov, zlasti pri delu z nekaterimi orodji in kalupi s kompleksnimi oblikami. Ko se pogasijo, se votlina ne bo več obdelovala. Če pride do oksidativnega razogljičenja, bo to močno zmanjšalo trdoto površinske plasti, to je zmanjšalo njeno odpornost proti obrabi in življenjsko dobo. Z uporabo nevtralnega segrevanja v zaščitni atmosferi na osnovi dušika se na obdelovalni površini ne bo več pojavljal pojav oksidativnega razogljičenja, kar izboljša kvaliteto toplotne obdelave na površini obdelovanca in podaljša življenjsko dobo obdelovanca.

V opremi za toplotno obdelavo je za uporabo različnih plinov za zaščito večnamenska peč ali fluidizirana peč, ki lahko uporablja dušik in različne nosilce v različnih razmerjih za nitriranje, nitrokarburiranje (mehko nitriranje), karburiziranje in drugo kemično toploto. zdravljenja.

Zagotavlja zaščito za proces toplotne obdelave, ki temelji na industrijskih plinih, in lahko pripravi različne nosilne pline zgoraj za različne kemične toplotne obdelave, kar ne le olajša postopek toplotne obdelave materialov, ampak tudi močno izboljša učinkovitost toplotne obdelave.

Zaščitna atmosfera na osnovi dušika uporablja čisti dušik (99,99%) ali industrijski dušik kot surovinski plin, dodaja ustrezne ogljikovodike (kot so zemeljski plin, propan itd.) in po potrebi dodaja nekatere pline, ki sodelujejo pri reakciji, npr. vodik, amoniak, ogljikov dioksid, zrak itd., za proizvodnjo mešanega plina z amoniakom kot glavno sestavino. Ta vrsta plina ne vsebuje ali vsebuje določene redukcijske pline in se lahko široko uporablja v različnih postopkih ogrevanja, kot so svetla toplotna obdelava, kemična toplotna obdelava, trdo spajkanje, sintranje prašne metalurgije in drugi postopki.

Dušik, ki se uporablja za toplotno obdelavo, lahko v grobem razdelimo na naslednje vrste:

1. Čisti kisik se na splošno nanaša na zaščitni plin, ki vsebuje več kot 99,99 % dušika.

2. Amino nevtralni zaščitni plin se nanaša na zaščitni plin, ki ne oksidira, razogljiči ali naogljiči jekla. Ta vrsta zaščitnega plina ima tudi določene redukcijske lastnosti. Ker ima zaščitne lastnosti za jekla z različnimi vsebnostmi ogljika, se lahko jekla z različnimi vsebnostmi ogljika obdelujejo v isti peči in se lahko uporabljajo za kaljenje, žarjenje, popuščanje itd. , srednje in nizke temperature. Postopek toplotne obdelave za doseganje svetlega učinka. Običajno uporabljeni nevtralni plini vključujejo naslednje:

1. Dušik + vodik: Ta zaščitni plin ima določene redukcijske lastnosti in šibke lastnosti razogljičenja. Vsebnost vodika v plinu je običajno nadzorovana med 0,5 % in 3 %.

2. Dušik + ogljikov monoksid + vodik: Ta zaščitni plin se lahko uporablja za toplotno obdelavo brez oksidacije, brez razogljičenja in brez naogljičenja jeklenih konstrukcij, orodnih jekel in ležajnih jekel, kot je vsebnost ogljikovega monoksida 0,5 %~1 % in vodik 1 %~2 %. Žarjenje in kaljenje orodnega in rezilnega jekla, hitroreznega jekla in ležajnega jekla poteka v zaščitnem plinu. V atmosferi na osnovi dušika z vsebnostjo ogljikovega monoksida + vodika 2 % se hitrorezno jeklo z vsebnostjo ogljika 1 % segreje na 1200 °C in po 40 minutah praktično ni razogljičenja. Pripravek tega protektorja je mogoče dobiti s čiščenjem industrijskega dušika z metanolom.

3. Ogljikova potencialna atmosfera na osnovi dušika: To je atmosfera na osnovi dušika z visoko vsebnostjo učinkovin. Običajno lahko dušiku dodamo ustrezno količino aditivov (ogljikovodikov ali derivatov ogljikovodikov, ki vsebujejo kisik), da dobimo ogljikovo potencialno atmosfero za naogljičenje.

4. Zaščitni plin dušik-metanol: To je atmosfera na osnovi dušika, ki se trenutno pogosto uporablja v tujini. Nadzorujte razmerje med dušikom in metanolom, tako da bo ogljikov monoksid: vodik: dušik = 1:2:2 v ozračju.

Prednosti uporabe toplotne obdelave atmosfere na osnovi dušika: Prvič, prihrani energijo. V primerjavi z endotermnimi atmosferami lahko uporaba atmosfere na osnovi dušika prihrani porabo goriva za 25 % do 85 %. Drugič, vir plina je obilen. Priprava vira dušika v atmosferi na osnovi dušika prihaja predvsem iz zraka, vir plina pa je zelo bogat. Tretjič, lahko izboljša kakovost izdelka. Atmosfera na osnovi dušika vsebuje manj ogljikovega monoksida in vodika, kar močno zmanjša vodikovo krhkost in notranjo oksidacijo. Običajno je endotermna atmosfera reducirni plin za jeklo zaradi visoke vsebnosti ogljikovega monoksida in vodika. Toda ogljikov monoksid je oksidant za elemente, kot so krom, mangan, stroncij, molibden in titan. Zato je endotermna atmosfera svetla ogrevalna atmosfera za ogljikovo jeklo, medtem ko se na grelni površini legiranega jekla tvori črni oksid. Na primer, nerjavno jeklo in ležajno jeklo imata visoko vsebnost kroma. Ker ima krom močno afiniteto s kisikom, krom oksidira v atmosferi ogljikovega monoksida in ogljikovega dioksida. Vsebnost ogljikovega monoksida v endotermni atmosferi doseže približno 25 %, zato rezultati toplotne obdelave za večino nerjavnega jekla, ležajnega jekla in jekla z visoko vsebnostjo kroma v endotermni atmosferi niso idealni. Na površini jekla se bo oblikovala oksidna plast. Podobno bo tudi krom oksidiral v vodni atmosferi. Zato za jeklo z visoko vsebnostjo kroma uporaba endotermne atmosfere iz teoretične analize ni primerna. Uporaba atmosfere na osnovi dušika lahko zmanjša stopnjo oksidacije zlitin in izboljša kakovost toplotne obdelave. Četrtič, ima široko prilagodljivost. Atmosfera na osnovi dušika je primerna za toplotno obdelavo različnih vrst ogljikovega jekla, legiranega jekla in nerjavečega jekla ter neželeznih kovin, kot sta baker in aluminij. Petič, ima dobro varnost. Dušik je nevtralen plin, netoksičen, ne onesnažuje okolja, ni nevarnosti eksplozije in je enostaven za transport, upravljanje in uporabo.

Kar zadeva uporabo industrijskih plinov pri toplotni obdelavi, ima celovita atmosferska toplotna obdelava na osnovi dušika očitne prednosti. Zato so ključna podjetja in projekti na Kitajskem sprejeli tuje napredne naprave za vir plina in atmosfere na osnovi dušika za različne toplotne obdelave.