第五章可控气氛炉-课十二.ppt

北华航天工业学院 金属材料工程教研室 脱碳是钢加热时表面碳含量降低的现象。脱碳的过程就是钢中碳在高温下与氢或氧发生作用生成甲烷或一氧化碳。其化学方程式如下； 　　2Fe3C+O2＝6Fe+2CO 　　Fe3C+2H2＝3Fe+CH4 　　Fe3C+H2O＝3Fe+CO+H2 　　Fe3C+CO2＝3Fe+2CO 　　这些反应是可逆的，即氢、氧和二氧化碳使钢脱碳，而甲烷和一氧化碳则使钢增碳。 4）吸热式气氛的特性与应用： 优点：含CO和H2较多且含量比较稳定，其碳势在0.4~0.6%，改变混合比容易调节碳势。对碳钢来说，它是还原性气氛 可用于中、高碳钢光亮热处理，并可做渗碳或碳氮共渗的渗碳剂和载体气(在吸热式气氛中加入少量丙烷气可做渗碳可控气氛)。 缺点：吸热式气氛中的CO容易引起钢中的Cr氧化，故大多数不锈钢都不用它做保护气氛。吸热式气氛中的H2含量高，为了避免氢脆，一般也不用它做高强钢的保护气氛。 作业和思考题： 2．放热式气氛 1）制备原理 放热式气氛是原料气与较多的空气(n=O.5 ~0 . 95)的不完全燃烧产物，所产生的热量足以维持反应进行。 放热式可控气氛的原料气可以是液化石油气、煤气或其它气体燃料。原料气与少于理论需要量的空气进行燃烧，部分原料气完全燃烧，部分原料气不完全燃烧，以丙烷原料气为例。 完全燃烧的反应式；（空气与丙烷气比例23.8：1） C3H8十5O2十18.8N2 → 3CO2+4H2O十18.8N2+Q (10-14) 不完全燃烧的反应式为（空气与丙烷气比例14.28：2） 2C3H8十3O2+11.28N2→6CO+8H2十11.28H2+Q (10-15) 放热式气氛是用可燃气体或液体与空气按一定比例混合后，通入发生器炉膛进行不完全燃烧而制得的气氛。 有人说反应式好长，不要求我们记 放热式可控气氛的成分随所用空气过剩系数n的大小而不同，可在很宽的范围内变动。当n值较小(0.5~0.6)时，CO/CO2值较大，气氛氧化性和脱碳性较弱，但产气量也较少；n值较大(0.8-0.9)时，CO/CO2值较小，氧化性和脱碳性也较强，但产气量较大，成本较低。 为提高气氛还原性，常再经净化处理，除去其中的CO2和H2O。通过改变空气与燃料的比和净化方法，可在较宽的范围内改变气氛的成分和性质，得到CO2含量不同的气氛，一般又把这类气氛分为淡型、浓型和净化型。这类气氛可能是还原性和增碳性的，也可能是氧化性和脱碳性的，视气氛成分、工件含碳量和工作温度而定。 一氧化碳较多，二氧化碳脱碳 氧不足，生成一氧化碳较多 从前面的反应化学式可以看出来，翻到上页PPT 2）制备流程 制备放热式气氛的工艺流程图如图10-3、4所示。原料气与空气按一定比例混合，用罗茨泵送到烧嘴，在燃烧室内进行燃烧及裂解，未燃烧的部分原料气通过催化剂完全反应。反应产物主要含有CO、H2、N2、CO2 、H2O和少量CH4。反应产物应通入冷凝器中，使其中的水气冷凝成水而排除，必要时再净化处理，这样就获得可供应用的放热式气氛。 气氛发生装置的管路系统主要由四部分组成。 (1)混合系统: 原料气和空气混合后用罗茨泵送至烧嘴. (2)燃烧系统: 混合气由烧嘴喷入燃烧室，用点火器 和吸热式相似，但要注意不同之处 点燃并在其中燃烧。 （3)净化系统: 燃烧气经冷凝器和各种净化器等除去其中的水分及CO2等。 （4)安全系统: 由单向阀、灭火器、防爆器和放散阀等部件组成。 此外，还有各种控制阀，压力、流量等测量仪表。 其余 其余 0.5 — ~0.8 ~0.8 6~14 1~2 5~7 10~12.5 8~12 1~3 12~16 16~23 丙烷 丙烷 浓 型 淡 型 N2 CH4 H2O H2 CO2 CO 气体成分（%） 混合比 （原料气 与空气） 原料气 放热式气 氛的类型 表10-4放热式气氛的成分 3）放热式气氛的特性及应用 根据混合比不同，可将放热式气氛分为浓型和淡型两种(表10-4)。从气体成分来看，放热式气氛含有较多的CO2，它是一种脱碳性较强的气氛，所以只能用做少或无氧化加热的气氛。其中浓型气氛可用于低碳钢光洁退火以及中碳钢短时加热淬火，淡型气氛可用于铜合金光亮退火、可锻铸铁退火和粉末冶金烧结。 Fe3C+CO2＝3Fe+2CO 3.氨分解气氛与氨燃烧气氛 用氨制备的气氛可分为氛分解气氛和氨燃烧气氛两种类型，而氨燃烧气氛又分为完全燃烧和不完全燃烧两种。 1）氨分解气氛的制备 氨分解气氛是液氨气化后，在催化剂作用下加热分解生成的气氛，其反应式为