10可控氣氛熱處理爐.ppt

1、第十章 可控氣氛熱處理爐,授課人：楊曉敏,2008.01.04,返回總目錄,教學(xué)提示,教學(xué)要求,：可控氣氛熱處理爐可以實(shí)現(xiàn)工件的無(wú)氧化脫碳加熱或?qū)ぜM(jìn)行化學(xué)熱處理。,第十章 可控氣氛熱處理爐,：了解可控氣氛的類(lèi)型及制取方式；理解可控氣氛加熱的基本原理；了解碳勢(shì)、氧勢(shì)等概念及控制方式以及可控氣氛爐的特點(diǎn)。,第十章 可控氣氛熱處理爐,可控氣氛爐優(yōu)點(diǎn)：,1、防止工件氧化脫碳。 2、進(jìn)行滲碳等化學(xué)熱處理。 3、對(duì)已脫碳的工件，可使表面復(fù)碳。 4、可進(jìn)行穿透滲碳。 5、便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。,第十章 可控氣氛熱處理爐,101 可控氣氛加熱的基本原理 102 可控氣氛的制備 103 可控氣氛的碳勢(shì)與氧

2、勢(shì)控制 104 可控氣氛熱處理爐的結(jié)構(gòu)及發(fā)展,第十章 可控氣氛熱處理爐,1、鋼在CO2CO氣氛中的氧化還原反應(yīng)（可逆的） 反應(yīng)平衡時(shí)：平衡常數(shù),一、鋼在爐內(nèi)氣氛中的氧化還原,101 可控氣氛加熱的基本原理,2、鋼在H2-H2O氣氛中的氧化還原反應(yīng),101 可控氣氛加熱的基本原理,101 可控氣氛加熱的基本原理,3、鋼在H2、H2O、CO、CO2系對(duì)鐵的氧化還原反應(yīng) 達(dá)到無(wú)氧化加熱需滿(mǎn)足如下條件：,4、金屬加熱時(shí)氣氛中的氧勢(shì) 金屬在含氧氣氛中加熱會(huì)產(chǎn)生如下反應(yīng)： 反應(yīng)平衡常數(shù)為： 氧勢(shì)是指在一定溫度下，金屬的氧化和氧化物分解處于平衡狀態(tài)時(shí)氣氛中氧的分壓或氧化物的分解壓。,101 可控氣氛加熱的基

3、本原理,二、鋼在爐氣中的脫碳增碳,1、鋼在CO-CO2氣氛中的脫碳增碳反應(yīng),101 可控氣氛加熱的基本原理,平衡常數(shù)為：,2、氣氛中的碳勢(shì) 氣氛的碳勢(shì)：在一定溫度下和一定成分的氣氛中加熱，氣氛與鋼的增碳脫碳反應(yīng)速度相等時(shí)鋼的含碳量。,例如：40鋼含碳量為0.40，如果爐內(nèi)氣氛能保持40鋼既不脫碳也不增碳，則這種氣氛的碳勢(shì)就是0.40C。,101 可控氣氛加熱的基本原理,3、鋼在H2-CH4氣氛中的脫碳增碳反應(yīng),平衡常數(shù)為：,可控氣氛： 吸熱式氣氛 放熱式氣氛 氨分解氣氛 滴注式氣氛 氮基氣氛 氫氣,102 可控氣氛的制備,一、吸熱式氣氛 1、制備原理 吸熱型氣氛是原料氣（天然氣、丙烷、液化石油

4、氣等）與少于或等于理論空氣需要量一半的空氣不完全燃燒的產(chǎn)物（H2、CO和N2）。,102 可控氣氛的制備,2、制備流程,二、放熱式氣氛 1、制備原理 放熱型氣氛是原料氣（液化石油氣、煤氣或其他氣體燃料）與較多的空氣(n=0.5-0.95)的不完全燃燒產(chǎn)物，所產(chǎn)生的熱量足以維持反應(yīng)進(jìn)行。放熱型氣氛的成分主要是N2、CO、CO2、H2和H2O。,102 可控氣氛的制備,以丙烷原料氣為例，完全燃燒的反應(yīng)式：,不完全燃燒的反應(yīng)式,放熱式可控氣氛的成分隨所用空氣過(guò)剩系數(shù)的大小而不同。當(dāng)空氣過(guò)剩系數(shù)值較小(0.50.6)時(shí)，CO/CO2值較大，氣氛氧化性和脫碳性較弱；較大(0.8-0.9)時(shí)，CO/CO2

5、值較小，氧化性和脫碳性也較強(qiáng)，成本較低。,102 可控氣氛的制備,2、制備流程,1、制備原理,102 可控氣氛的制備,三、氨分解氣氛 特點(diǎn)：不含CO和CO2，不可能有滲碳和氧化傾向。因而常用作不銹鋼和高鉻鋼的保護(hù)氣氛。,2、氨分解氣氛的制備流程,102 可控氣氛的制備,四、滴注式氣氛 制備原理：滴注式氣氛是將甲醇、乙醇、煤油、丙酮等有機(jī)液體直接滴入熱處理爐內(nèi)，經(jīng)裂解后生成可控氣氛。 。,102 可控氣氛的制備,103 可控氣氛的碳勢(shì)與氧勢(shì)控制,一碳勢(shì)的控制(以吸熱式氣氛為例) 1、碳勢(shì)的控制原理 碳勢(shì)的控制是指控制可控氣氛的碳勢(shì)，使之與鋼的表面確定的含碳量相平衡。 控制原則：控制氣氛中CO/

6、CO2、 H2 / H2O組分之間的相對(duì)含量，使?fàn)t中氣氛的碳勢(shì)與鋼表面要求的含碳量相平衡。在吸入式氣氛中CO2和H2O的含量很低，少量的變化即可影響氣氛的碳勢(shì)。因此，控制CO2和H2O的含量即可控制碳勢(shì)。,（1）、,平衡常數(shù)為：,103 可控氣氛的碳勢(shì)與氧勢(shì)控制,103可控氣氛的碳勢(shì)與氧勢(shì)控制,（2）、水煤氣反應(yīng),2、碳勢(shì)的控制方法 紅外分析儀法：基于各種氣體對(duì)紅外線(xiàn)的不同吸收效應(yīng)而測(cè)定氣體成分，常用來(lái)測(cè)定和控制可控氣氛中的CO2含量，來(lái)控制碳勢(shì)。 露點(diǎn)儀法：通過(guò)露點(diǎn)（氣體中水蒸氣凝結(jié)成水霧的溫度，即在低壓力下氣體中水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)下的溫度）來(lái)控制碳勢(shì)。露點(diǎn)越低，氣氛的碳勢(shì)越高。,103 可控氣氛的碳勢(shì)與氧勢(shì)控制,二、氧勢(shì)控制 1、氧勢(shì)的控制原理 在滲碳?xì)夥罩?，還有如下反應(yīng)：,平衡常數(shù)：,103 可控氣氛的碳勢(shì)與氧勢(shì)