Primjena industrijskih plinova u toplinskoj obradi

Primjena industrijskih plinova u toplinskoj obradi

Tijekom procesa mehaničke obrade, mehanički dijelovi moraju biti toplinski obrađeni stavljanjem u različite peći za zagrijavanje. Nakon postizanja unaprijed određene temperature, neko vrijeme se drže toplima, zatim se puštaju iz peći, a potom hlade kako bi se dovršio proces toplinske obrade. U industriji proizvodnje strojeva većina obrađenih dijelova su čelični materijali. Kada se čelični dijelovi zagrijavaju u peći, površina će oksidirati na 500°C, odnosno dolazi do dekarburizacije. Ako se sirovina obrađuje, kasnije će biti dodatka za strojnu obradu kako bi se osiguralo uklanjanje sloja oksidacije i dekarburizacije. Ako se radi o konačnom postupku toplinske obrade, ostaje samo mala količina brušenja na dijelu. Ako je sloj oksidativne dekarburizacije dubok i ne može se ukloniti konačnom obradom, performanse dijelova nakon toplinske obrade bit će znatno smanjene.

Fenomen dekarburizacije čeličnih dijelova tijekom zagrijavanja posljedica je prisutnosti kisika u mediju za zagrijavanje. Sve dok je kisik izoliran od zagrijavanja, može se izbjeći fenomen oksidativne dekarburizacije. To zahtijeva da se ne zagrijava u zračnoj peći, obično u peći za solnu kupku. Za korištenje slane kupke za izolaciju kisika, solna kupka mora biti deoksidirana. Prerađeni ostatak soli i para također zagađuju okoliš. Vakuumske peći također se koriste za obradu, ali tehnologija brtvljenja zahtjeva visoke zahtjeve i peć se ne može napraviti prevelikom, što ograničava njenu primjenu.

Peći zaštićene plinom naširoko se koriste u industriji. Tijekom procesa toplinske obrade koriste se različiti plinovi, uključujući zaštitu argonom, zaštitu na bazi dušika i veliki broj zaštitnih atmosfera na bazi dušika.

Zaštita na bazi dušika može spriječiti oksidativno odugljičenje čeličnih dijelova i uvelike poboljšati kvalitetu površine toplinski obrađenih dijelova, posebno kada se radi s nekim alatima i kalupima složenih oblika. Nakon što se ugase, kavitet se više neće obrađivati. Ako postoji oksidativna dekarburizacija, to će uvelike smanjiti tvrdoću površinskog sloja, odnosno smanjiti njegovu otpornost na habanje i vijek trajanja. Korištenjem neutralnog zagrijavanja u zaštitnoj atmosferi na bazi dušika više neće dolaziti do bilo kakvog fenomena oksidativnog odugljičenja na radnoj površini, čime se poboljšava kvaliteta toplinske obrade na površini izratka i produljuje životni vijek izratka.

U opremi za toplinsku obradu, kako bi se koristili različiti plinovi za zaštitu, postoji višenamjenska peć ili fluidizirana peć, koja može koristiti dušik i razne nosače u različitim omjerima za izvođenje nitriranja, nitrokarburizacije (meko nitriranje), karburizacije i druge kemijske topline tretmani.

Pruža zaštitu za proces toplinske obrade temeljen na industrijskim plinovima i može pripremiti različite plinove nositelje za različite kemijske toplinske obrade, što ne samo da olakšava proces toplinske obrade materijala, već i uvelike poboljšava učinkovitost toplinske obrade.

Zaštitna atmosfera na bazi dušika koristi čisti dušik (99,99%) ili industrijski dušik kao sirovinski plin, uz dodavanje odgovarajućih ugljikovodika (poput prirodnog plina, propana itd.), te po potrebi dodavanje određenih plinova koji sudjeluju u reakciji, npr. kao što su vodik, amonijak, ugljični dioksid, zrak itd., za proizvodnju miješanog plina s amonijakom kao glavnom komponentom. Ova vrsta plina ne sadrži ili sadrži određene redukcijske plinove i može se naširoko koristiti u raznim procesima zagrijavanja, kao što je svijetla toplinska obrada, kemijska toplinska obrada, tvrdo lemljenje, sinterovanje metalurgije praha i drugi procesi.

Dušik koji se koristi za toplinsku obradu može se grubo podijeliti u sljedeće vrste:

1. Čisti kisik općenito se odnosi na zaštitni plin koji sadrži više od 99,99% dušika.

2. Amino neutralni zaštitni plin odnosi se na zaštitni plin koji ne oksidira, ne ugljiči ili naugljiči čelik. Ova vrsta zaštitnog plina također ima određena redukcijska svojstva. Budući da ima zaštitna svojstva za čelike s različitim sadržajem ugljika, sve dok je ciklus zagrijavanja isti, čelici s različitim sadržajem ugljika mogu se obrađivati ​​u istoj peći i mogu se koristiti za kaljenje, žarenje, popuštanje itd. na visokim , srednje i niske temperature. Postupak toplinske obrade za postizanje sjajnog učinka. Obično korišteni neutralni plinovi uključuju sljedeće:

1. Dušik + vodik: Ovaj zaštitni plin ima određena redukcijska svojstva i slaba svojstva dekarburizacije. Sadržaj vodika u plinu općenito se kontrolira između 0,5% i 3%.

2. Dušik + ugljični monoksid + vodik: Ovaj zaštitni plin može se koristiti za toplinsku obradu bez oksidacije, bez dekarburizacije i nekarburizacije čeličnih konstrukcija, čelika za alate i čelika za ležajeve, kao što je sadržaj ugljičnog monoksida 0,5%~1 % i vodik 1%~2% Žarenje i kaljenje alatnog čelika i čelika za kalupe, brzoreznog čelika i čelika za ležajeve provodi se u zaštitnom plinu. U atmosferi na bazi dušika s udjelom ugljičnog monoksida + vodika od 2%, brzorezni čelik s udjelom ugljika od 1% zagrijava se na 1200°C, a nakon 40 minuta praktično nema dekarburizacije. Pripravak ovog zaštitnika može se dobiti pročišćavanjem industrijskog dušika metanolom.

3. Atmosfera s potencijalom ugljika na bazi dušika: Ovo je atmosfera na bazi dušika s visokim sadržajem aktivnih sastojaka. Obično se odgovarajuća količina aditiva (ugljikovodika ili derivata ugljikovodika koji sadržavaju kisik) može dodati dušiku kako bi se dobila atmosfera s potencijalom ugljika za tretman karburizacijom.

4. Zaštitni plin dušik-metanol: Ovo je atmosfera na bazi dušika koja se trenutno široko koristi u inozemstvu. Kontrolirajte omjer dušika i metanola tako da ugljični monoksid: vodik: dušik = 1:2:2 u atmosferi.

Prednosti toplinske obrade atmosfere na bazi dušika: Prvo, štedi energiju. U usporedbi s endotermnom atmosferom, korištenje atmosfere na bazi dušika može uštedjeti potrošnju goriva za 25% do 85%. Drugo, izvor plina je obilan. Priprema izvora dušika u atmosferi koja se temelji na dušiku uglavnom dolazi iz zraka, a izvor plina je vrlo obilan. Treće, može poboljšati kvalitetu proizvoda. Atmosfera na bazi dušika sadrži manje ugljičnog monoksida i vodika, što uvelike smanjuje vodikovu krtost i unutarnju oksidaciju. Obično je endotermna atmosfera redukcijski plin za čelik zbog visokog sadržaja ugljičnog monoksida i vodika. Ali ugljikov monoksid je oksidacijsko sredstvo za elemente kao što su krom, mangan, stroncij, molibden i titan. Stoga je endotermna atmosfera svijetla atmosfera zagrijavanja za ugljični čelik, dok se na površini grijanja legiranog čelika stvara crni oksid. Na primjer, nehrđajući čelik i čelik za ležajeve imaju visok sadržaj kroma. Budući da krom ima jak afinitet s kisikom, krom se oksidira u atmosferi ugljičnog monoksida i ugljičnog dioksida. Sadržaj ugljičnog monoksida u endotermnoj atmosferi doseže oko 25%, tako da rezultati toplinske obrade za većinu nehrđajućeg čelika, čelika za ležajeve i čelika s visokim sadržajem kroma u endotermnoj atmosferi nisu idealni. Na površini čelika stvorit će se oksidni sloj. Slično, krom će također oksidirati u atmosferi vode. Stoga, za čelik s visokim sadržajem kroma, uporaba endotermne atmosfere nije prikladna iz teorijske analize. Korištenje atmosfere na bazi dušika može smanjiti stupanj oksidacije elemenata legure i poboljšati kvalitetu toplinske obrade. Četvrto, ima široku prilagodljivost. Atmosfera na bazi dušika prikladna je za toplinsku obradu raznih vrsta ugljičnog čelika, legiranog čelika i nehrđajućeg čelika, kao i obojenih metala poput bakra i aluminija. Peto, ima dobru sigurnost. Dušik je neutralan plin, netoksičan, ne zagađuje okoliš, nema opasnosti od eksplozije, jednostavan je za transport, upravljanje i korištenje.

Što se tiče primjene industrijskih plinova u toplinskoj obradi, sveobuhvatna atmosferska toplinska obrada na bazi dušika ima očite prednosti. Stoga su ključna poduzeća i projekti u Kini usvojili inozemne napredne izvore plina i atmosfere na bazi dušika za različite toplinske tretmane.