Endüstriyel gazların ısıl işlemlerde uygulanması

Endüstriyel gazların ısıl işlemlerde uygulanması

Mekanik işlem prosesi sırasında mekanik parçaların ısıtılması için çeşitli ısıtma fırınlarına konularak ısıl işlem görmesi gerekir. Önceden belirlenen sıcaklığa ulaştıktan sonra bir süre sıcak tutulur, fırından çıkarılır ve ısıl işlem tamamlanarak soğutulur. Makine imalat sanayinde işlenen parçaların büyük bir kısmını çelik malzemeler oluşturmaktadır. Çelik parçalar fırında ısıtıldığında yüzey 500°C'de oksitlenir, yani dekarbürizasyon meydana gelir. İşlenmemiş parça işlenirse, oksidasyon ve dekarburizasyon tabakasının kaldırılmasını sağlamak için daha sonra bir işleme payı olacaktır. Son ısıl işlem ise parça üzerinde sadece az miktarda taşlama işi kalır. Oksidatif dekarbürizasyon tabakası derinse ve son işlemle giderilemiyorsa, parçaların ısıl işlem sonrası performansı büyük ölçüde azalacaktır.

Isıtma sırasında çelik parçaların dekarbürizasyon olgusu, ısıtma ortamındaki oksijenin varlığından kaynaklanmaktadır. Oksijen ısıtmadan izole edildiği sürece oksidatif dekarbürizasyon olgusu önlenebilir. Bu, bir hava fırınında, genellikle bir tuz banyosu fırınında ısıtılmamasını gerektirir. Oksijeni izole etmek amacıyla bir tuz banyosu kullanmak için tuz banyosunun deoksidize edilmesi gerekir. İşlenmiş tuz kalıntısı ve buhar da çevreyi kirletmektedir. İşleme için vakumlu fırınlar da kullanılır, ancak kapatma teknolojisi yüksek gereksinimler gerektirir ve fırın çok büyük yapılamaz, bu da uygulamasını sınırlar.

Gaz korumalı fırınlar endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Isıl işlem prosesi sırasında argon koruması, nitrojen bazlı koruma ve çok sayıda nitrojen bazlı koruyucu atmosfer dahil olmak üzere çeşitli gazlar kullanılır.

Azot bazlı koruma, çelik parçaların oksidatif dekarbürizasyonunu önleyebilir ve özellikle karmaşık şekillere sahip bazı alet ve kalıplarla çalışırken ısıl işlem görmüş parçaların yüzey kalitesini büyük ölçüde artırabilir. Söndürüldükten sonra boşluk artık işlenmeyecektir. Oksidatif dekarbürizasyon varsa, yüzey tabakasının sertliğini büyük ölçüde azaltacak, yani aşınma direncini ve servis ömrünü azaltacaktır. Nitrojen bazlı koruyucu bir atmosferde nötr ısıtma kullanıldığında, çalışma yüzeyinde herhangi bir oksidatif dekarbürizasyon olgusu artık meydana gelmeyecek, bu da iş parçasının yüzeyindeki ısıl işlemin kalitesini artıracak ve iş parçasının servis ömrünü uzatacaktır.

Isıl işlem ekipmanlarında koruma amacıyla farklı gazların kullanılması amacıyla nitrürleme, nitrokarbürleme (yumuşak nitrürleme), karbürleme ve diğer kimyasal ısı işlemlerini gerçekleştirmek için nitrojen ve çeşitli taşıyıcıları farklı oranlarda kullanabilen çok amaçlı fırın veya akışkanlaştırılmış fırın bulunmaktadır. tedaviler.

Endüstriyel gazlara dayalı ısıl işlem prosesi için koruma sağlar ve çeşitli kimyasal ısıl işlemler için yukarıda çeşitli taşıyıcı gazlar hazırlayabilir, bu sadece malzemelerin ısıl işlem sürecini kolaylaştırmakla kalmaz, aynı zamanda ısıl işlem verimliliğini de büyük ölçüde artırır.

Azot bazlı koruyucu atmosfer, hammadde gazı olarak saf nitrojen (%99,99) veya endüstriyel nitrojen kullanır, uygun hidrokarbonları (doğal gaz, propan vb.) ekler ve gerekirse reaksiyona katılan belirli gazları ekler. Ana bileşen olarak amonyakla karışık bir gaz üretmek için hidrojen, amonyak, karbondioksit, Hava vb. Bu gaz türü belirli indirgeyici gazları içermez veya içermez ve parlak ısıl işlem, kimyasal ısıl işlem, lehimleme, toz metalurjisi sinterleme ve diğer işlemler gibi çeşitli ısıtma işlemlerinde yaygın olarak kullanılabilir.

Isıl işlem için kullanılan azot kabaca aşağıdaki türlere ayrılabilir:

1. Saf oksijen genellikle %99,99'dan fazla nitrojen içeren koruyucu gazı ifade eder.

2. Amino nötr koruyucu gaz, çeliği oksitlemeyen, karbonu gidermeyen veya karbürlemeyen koruyucu bir gazı ifade eder. Bu tür koruyucu gazın aynı zamanda belirli indirgeme özellikleri de vardır. Çeşitli karbon içerikli çelikler için koruyucu özelliğe sahip olduğundan ısıtma çevrimi aynı olduğu sürece farklı karbon içerikli çelikler aynı fırında işlenebilir ve yüksek sıcaklıkta su verme, tavlama, temperleme vb. işlemlerde kullanılabilir. , orta ve düşük sıcaklıklar. Parlak etki elde etmek için ısıl işlem süreci. Yaygın olarak kullanılan nötr gazlar aşağıdakileri içerir:

1. Azot + Hidrojen: Bu koruyucu gazın belirli indirgeme özellikleri ve zayıf dekarbürizasyon özellikleri vardır. Gazdaki hidrojen içeriği genellikle %0,5 ila %3 arasında kontrol edilir.

2. Azot + karbon monoksit + hidrojen: Bu koruyucu gaz, karbon monoksit içeriği% 0,5 ~ 1 gibi çelik yapıların, takım çeliklerinin ve yatak çeliklerinin oksidasyonsuz, dekarbürizasyonsuz ve karbürizasyonsuz ısıl işlemi için kullanılabilir. % ve hidrojen %1~%2 Takım ve kalıp çeliğinin, yüksek hız çeliğinin ve rulman çeliğinin tavlanması ve söndürülmesi koruyucu gazda gerçekleştirilir. Karbon monoksit + hidrojen içeriğinin %2 olduğu nitrojen bazlı bir atmosferde, %1 karbon içeriğine sahip yüksek hız çeliği 1200°C'ye ısıtılır ve 40 dakika sonra temelde dekarbürizasyon gerçekleşmez. Bu koruyucunun hazırlanması endüstriyel nitrojenin metanol ile saflaştırılmasıyla elde edilebilir.

3. Azot bazlı karbon potansiyeli atmosferi: Bu, yüksek miktarda aktif bileşen içeren nitrojen bazlı bir atmosferdir. Genellikle, karbürleme işlemi için bir karbon potansiyeli atmosferi elde etmek amacıyla nitrojene uygun miktarda katkı maddeleri (hidrokarbonlar veya hidrokarbonların oksijen içeren türevleri) eklenebilir.

4. Azot-metanol koruyucu gaz: Şu anda yurt dışında yaygın olarak kullanılan nitrojen bazlı bir atmosferdir. Nitrojenin metanole oranını, atmosferdeki karbon monoksit: hidrojen: nitrojen = 1:2:2 olacak şekilde kontrol edin.

Azot bazlı atmosfer ısıl işlemi kullanmanın avantajları: Öncelikle enerji tasarrufu sağlar. Endotermik atmosferlerle karşılaştırıldığında nitrojen bazlı atmosferin kullanılması yakıt tüketiminde %25 ila %85 oranında tasarruf sağlayabilir. İkincisi gaz kaynağının bol olması. Azot bazlı bir atmosferde azot kaynağının hazırlanması esas olarak havadan gelir ve gaz kaynağı çok fazladır. Üçüncüsü, ürün kalitesini artırabilir. Nitrojen bazlı atmosfer daha az karbon monoksit ve hidrojen içerir, bu da hidrojen kırılganlığını ve iç oksidasyonu büyük ölçüde azaltır. Genellikle endotermik atmosfer, yüksek karbon monoksit ve hidrojen içeriği nedeniyle çelik için indirgeyici bir gazdır. Ancak karbon monoksit, krom, manganez, stronsiyum, molibden ve titanyum gibi elementler için oksitleyici bir maddedir. Bu nedenle endotermik atmosfer, karbon çeliği için parlak bir ısıtma atmosferi iken, alaşımlı çeliğin ısıtma yüzeyinde siyah bir oksit oluşur. Örneğin paslanmaz çelik ve rulman çeliği yüksek krom içeriğine sahiptir. Kromun oksijenle güçlü bir ilgisi olduğundan, karbon monoksit ve karbondioksit atmosferinde krom oksitlenir. Endotermik atmosferdeki karbon monoksit içeriği yaklaşık %25'e ulaşır, bu nedenle endotermik atmosferdeki çoğu paslanmaz çelik, rulman çeliği ve yüksek kromlu çelik için ısıl işlem sonuçları ideal değildir. Çeliğin yüzeyinde bir oksit tabakası oluşacaktır. Benzer şekilde krom da su atmosferinde oksitlenecektir. Bu nedenle yüksek kromlu alaşımlı çelikler için endotermik atmosferin kullanılması teorik analize uygun değildir. Azot bazlı atmosferin kullanılması, alaşım elementlerinin oksidasyon derecesini azaltabilir ve ısıl işlemin kalitesini artırabilir. Dördüncüsü, geniş bir uyarlanabilirliğe sahiptir. Azot bazlı atmosfer, çeşitli karbon çeliği, alaşımlı çelik ve paslanmaz çeliğin yanı sıra bakır ve alüminyum gibi demir dışı metallerin ısıl işlemine uygundur. Beşincisi, iyi bir güvenliğe sahiptir. Azot nötr bir gazdır, toksik değildir, çevreyi kirletmez, patlama tehlikesi yoktur ve taşınması, yönetimi ve kullanımı kolaydır.

Endüstriyel gazların ısıl işlemde uygulanmasıyla ilgili olarak, kapsamlı nitrojen bazlı atmosfer ısıl işleminin belirgin avantajları vardır. Bu nedenle, Çin'deki önemli işletmeler ve projeler, çeşitli ısıl işlemler için yabancı gelişmiş gaz kaynağı cihazlarını ve nitrojen bazlı atmosferleri benimsemiştir.