第二章可控气氛热处理设备课件.ppt
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1、2022/12/21,第二章可控气氛热处理设备,第二章可控气氛热处理设备,第二章可控气氛热处理设备,采用可控气氛热处理,可改善工件表面的组织结构,提高机器零件的使用性能;减少工件的加工余量或加工工序,以节约金属材料消耗;可控气氛热处理炉的机械化自动程度较高,可明显提高劳动生产率和改善劳动条件。,第二章可控气氛热处理设备,可控气氛热处理的工业应用,最初是由空气通过灼热的木炭而制取的主要含N2和CO气的木炭发生气。 20世纪40年代,以天然气、液化石油气制备放热式气氛和吸热式气氛的技术就已发展成熟。 50年代,可控气氛热处理已成为美国的热处理方式。,第二章可控气氛热处理设备,我国的可控气氛处理,开
2、始于60年代。70年代发展较快,主要发展了吸热式气氛。最近几年,随着氮基气氛、滴注式气氛的发展,我国可控气氛的应用又出现了好势头。, 70年代中东石油危机,促进了氮基气氛的开发。,第二章可控气氛热处理设备,第二章可控气氛热处理设备,第二章可控气氛热处理设备,气密空气循环箱式炉 保护气氛用于保护气氛下的金属热处理,可用于光亮退火、回火、钎焊以及金属粉末(PM)的排胶和烧结等热处理工艺。最高温度可达900(1100,可选购)另有更多装置:在门上安装空气循环风扇,增加了马弗腔中的空气循环根据德国标准DIN17052-1, 温度均匀性最佳可达7,第二章可控气氛热处理设备,带密封罐的空气循环立式炉 -
3、保护气氛带密封罐的空气循环井式炉用于金属热处理,如保护性气氛下的光亮退火和回火、金属粉末(PM)的钎焊和烧结。有更多装置:根据德国标准DIN17052-1, 温度均匀性最佳可达3可用氮气、氩气、氢气和混合气的自动通气装置密封罐的内部温度控制带O形密封圈的水冷门,第二章可控气氛热处理设备,第二章可控气氛热处理设备,带密封罐及中央控制的立式空气循环炉用于反应气氛下的粉末硼化处理,第二章可控气氛热处理设备,第二章可控气氛热处理设备,第二节 可控气氛类型,1、固体原料木炭木炭气氛主要成分:N2和CO,还有少量H2 、CO2。 制备装置:结构简单,制取简易;缺点:木炭消耗量较大,劳动条件差; 木炭气氛很
4、不稳定,只适用于要求不严格的 工件的保护加热。,一、制备可控气氛的原料,第二章可控气氛热处理设备,2、液体原料有机液常用的有机液:甲醇、乙醇等。 一般做为滴注式可控气氛,即把有机液体直接滴入炉内,经高温反应生成可控气氛。,3、气体原料常用的有:工业煤气、天然气、液化石油气等。,第二章可控气氛热处理设备,二、放热式气氛 放热式气氛的制取容易,产气量大,装置简单,成本低廉,广泛用作毛坯料和一般工件的保护加热气氛。1、定义 放热式气氛就是将原料气和空气按一定比例混合,空气过剩系数0.50.9,经燃烧反应制备成的气氛。由于反应温度是靠自身燃烧发热来维持的,无需外部供热,所以称为放热式气氛。,第二章可控
5、气氛热处理设备,在为0.90.98下燃烧所得气氛称为淡型放热式气氛,空气较多,所得气氛中CO2含量就较高。,在燃烧空气系数小于1的条件下,原料气与空气进行不完全燃烧,其燃烧产物经冷却除水便制得放热式气氛。习惯上,在为0.50.8下燃烧所得的气氛称为浓型放热式气氛,空气较少,所得气氛中还原性组分CO、H2含量较高,而CO2较少。,浓型放热式气氛,淡型放热式气氛,分为,第二章可控气氛热处理设备,2、放热式气氛的制备流程,原料气与空气按一定比例混合燃烧室进行不完全燃烧燃烧产物迅速冷却除水经气水分离器进一步除水制得放热式气氛,第二章可控气氛热处理设备,3、放热式气氛的特性及应用浓型主要用于毛坯料和不重
6、要零件的保护加热;低碳钢的光洁退火以及中碳钢短时加热淬火。淡型放热式气氛,主要用于铜及铜合金(不含锌)的光亮热处理、可锻铸铁退火和粉末冶金烧结。,第二章可控气氛热处理设备,4、放热式气氛的净化,净化处理目的是去除或进一步降低放热式气氛中H2O和CO2的含量。,常用的方法:1)化学法它通过10%NaOH水溶液或乙醇胺吸收气氛中的CO2;用化学干燥剂与水结合生成水合物而排除水分;干燥剂有:KOH、CaO等。,第二章可控气氛热处理设备,2)冷冻法除水使气氛露点达到24,水分含量为0.7%0.8%,再用气体干燥剂(硅胶或铝胶(活性氧化铝) )进一步除水,使气氛的露点下降到-40 。,露点:就是指气氛中
7、水蒸气开始凝结成雾的温度,即在一定压力下气氛中水蒸气达到饱和状态时的温度。气氛中含水蒸气愈多,其露点就愈高,而碳势就愈低。,第二章可控气氛热处理设备,3)吸附剂吸附除水沸石分子筛、硅胶、铝胶(活性氧化铝)是最常用的气体干燥剂。 通常,硅胶、铝胶只是在高湿度下吸附容量才很大,所以在气体含水很多时,一般先用硅胶吸附,其后才用沸石分子筛吸附,即所谓串联吸附。使气氛的露点下降到-40-60 。,分子筛晶体内的微孔直径大小均一,能吸附比微孔小的流体分子,而不能吸附比微孔大的分子。因此,它具有“筛子”作用,故名为分子筛。H2O、CO2、SO2等分子直径均小于4埃,均能被分子筛吸附。,第二章可控气氛热处理设
8、备,吸附剂经一段时间使用后,吸附能力下降。为了恢复吸附剂的吸附能力,需要将吸附质从吸附剂内排出,这一过程称为吸附剂的解吸或再生。再生方法有:加热再生、抽真空(减压)再生。,吸附是放热过程,因此提高吸附剂温度可使吸附质排出。最常用的是热空气加热,分子筛和铝胶的再生温度为300500,硅胶为180250 。由于吸附剂不易传热,升温速度应缓慢,每分钟应不超过10 。再生完毕后,吸附剂应冷却,以恢复吸附能力。,第二章可控气氛热处理设备,抽真空(减压)再生。,气体加压可使吸附容量增加,相反,减压则可脱出吸附质。解吸压力愈低愈好,但真空度一般为20KPa左右。为使效果好,真空泵的抽速要大,抽真空并同时用净
9、化气体吹洗分子筛,则再生就较为彻底。,第二章可控气氛热处理设备,三、吸热式气氛,将原料气与少量空气混合,空气过剩系数0.250.27,在高温与催化剂作用下在反应罐内产生不完全燃烧生成的气氛。由于这种不完全燃烧反应是吸热反应,所以称这种气氛为吸热式气氛。,1、定义:,吸热式气氛的应用最为广泛,与它较易制取,成本较低 ,产气组分稳定,且易于实现碳势的自动控制等因素有关。,第二章可控气氛热处理设备,进入装有镍质催化剂的反应罐热裂反应(外部供热,炉温9501050 )高温气体急冷至300以下(以防止气氛中CO在480700析出炭黑,降低气氛的碳势,堵塞管道 )。,原料气自动流入发生装置管路中,空气被吸
10、入管路中,原料气与空气混合,2、吸热式气氛的制备流程,第二章可控气氛热处理设备,吸热式气氛的成分:CO:2024%,H2:3041%,N2:3845%,以及少量的CO2、H2O和CH4等。其碳势在0.4%0.6%C,改变混合比容易调节碳势。,3、吸热式气氛的特性与应用,第二章可控气氛热处理设备,主要用于气体渗碳、碳氮共渗、气体软氮化,也可用于一些钢种的保护加热。但由于其含H2高,为避免氢脆现象,一般不易作高碳钢淬火加热的保护气氛。在回火温度范围内,由于CO会析出炭黑,因此,吸热式气氛一般不作为回火气氛。,第二章可控气氛热处理设备,1、定义 滴注式可控气氛就是将具有渗碳性的有机液体或其混合物直接
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