Классификация сред нагрева

Нагрев деталей при их термической обработке осуществляется в газовых и электрических печах, а также в расплавах солей и щелочей. При этом поверх­ность детали взаимодействует со средой нагрева. Это взаимодействие может проявляться в образовании окалины, обезуглероженного слоя в сталях и удале­нии из поверхностных слоев металла легирующих элементов или насыщения нежелательными элементами, содержащимися в среде нагрева и т. п.

Для предотвращения этих явлений используют специальные среды нагрева - контролируемые атмосферы, защищающие поверхность металла от нежела­тельных воздействий.

Применение контролируемых атмосфер в зависимости от требований про­изводства имеет следующие цели [11, 23..27]:

— защита металлов и сшивов от окисления (светлая термическая обработ­ка), восстановление оксидов (получение ворошков чистых металлов) или окис­ление - получение оксидных пленок заданной толщины (получение ферритов);

— защита стали от обезуглероживания (при нагреве выше A_c1 или при дли­тельном высоком отпуске);

— обезуглероживание (светлый отжиг) трансформаторной и некоторых других специальных сталей и науглероживание (цементация);

— насыщение поверхностного слоя металлов и сплавов различными эле­ментами (азотирование, нитроцементация, борирование и другие операции ХТО).

Контролируемые атмосферы по характеру взаимодействия с металлами и сплавами можно разделить на три группы [26]:

1. неравновесные " агрессивные" атмосферы, не содержащие газов, затор­маживающих процессы окисления и обезуглероживания:

2. равновесные атмосферы - газовые среды, равновесные при определенных термодинамических условиях (температуре, давлении), отклонение от которых может привести к изменению направления химического взаимодействия газо­вых компонентов среды с металлом;

3. инертные газы и молекулярный азот, не вступающий в химическое взаи­модействие с металлом.

По применению равновесные атмосферы можно разделить на [24]:

— защитные от окисления и обезуглероживания;

— науглероживающие:

— специальные (для прочих процессов ХТО).

Вопросы зашиты сталей и сплавов от окисления при нагреве в расплавах рассмотрены [1].

Таблица 6.1

 

Классификация компонентов печных атмосфер по их воздействию на стали и сплавы при их нагреве [23, 25]

 

Действие на металл	Название газа, его химическая формула
Окисляющие стали и сплавы	Сернистый ангидрид    SO2     Кислород                   О2                                          Водяной пар              Н2О                  Диоксид углерода     СО2
Восстанавливающие стали и сплавы	Водород                      Н2                                                     Оксид углерода         СО                                            Метан                         СН4
Обезуглероживающие стали	Водород                      Н2     Кислород                    О2                                          Водяной пар               Н2О                  Диоксид углерода        СО2
Науглероживающие стали	Метан                          СН4                       Оксид углерода          СО
Инертное по отношению к стали и многим сплавам	Азот молекулярный      N2                      Аргон                            Ar                                Гелий                            Не

 

В состав как естественных (воздух, продукты полного сгорания топлива), так и искусственных атмосфер входят газы, взаимодействующие с поверхно­стью нагреваемых сталей и сплавов и не взаимодействующие с ней.

По характеру взаимодействия их можно разделить, на подгруппы: окисляю­щие, восстанавливающие, обезуглероживающие, науглероживающие, ней­тральные (табл. 6.1).

Компоненты контролируемых атмосфер можно разделить на две группы:

1. Вредные газы, присутствие которых в атмосфере не допускается. К этим газам относится кислород, окисляющий стали и сплавы при температурах тер­мообработки лаже при малых концентрациях, и сернистый ангидрид, охмеляю­щий сталь и вызывающий переход в металл серы при нагреве меди, никеля и других сплавов.

2. Газы, используемые в контролируемых атмосферах. К ним относятся ос­тальные газы, приведенные в табл. 6.1 за исключением 0₂ и SO₂. Очищенный молекулярный азот не оказывает никакого воздействия на сталь. Однако во влажной атмосфере он проявляет обезуглероживающее воздействие. СО₂ и H₂O проявляют окисляющую или восстанавливающую способность согласно диаграмме равновесия реакций окисления.

Физические свойства газов и их смесей приведены в табл. 6.2.

 

⇐ Предыдущая24252627282930313233Следующая ⇒

Поделиться: