Контролируемые атмосферы

___Главный металлург нашей компании “ТехноИнжениринг.РФ” пишет для повышения квалификации специалистов по термической обработке металлов: 
___Контролируемые атмосферы это такие атмосферы, которые производят защитное или насыщающее действие на металл. При нагреве для термической обработки поверхность деталей (заготовок) находится во взаимодействии с окружающей атмосферой, в результате которого происходит изменение ее химического состава. Компоненты атмосферы: О2, СО2 и Н2О производят окисление металла; СО, Н2 и СН4, наоборот, восстанавливают окислы; СО и СН4 производят науглероживание, а СО2 и Н2О — резкое обезуглероживание. Между тем известно, что изменение состояния поверхности металла оказывает сильное влияние на прочность деталей. Термическая обработка может обеспечить оптимальные свойства деталей только в том случае, если при нагреве взаимодействие поверхности металла с окружающей атмосферой строго ограничивается. Автоматизация только теплового режима термической обработки не гарантирует высокой и стабильной прочности деталей. Поэтому за последние годы стали широко применяться при термической обработке контролируемые атмосферы, с помощью которых не только предохраняют поверхность металла от окисления, но и создают необходимую концентрацию углерода. При термической обработке ответственных деталей применение контролируемых атмосфер в настоящее время является обязательным.
___Контролируемая атмосфера приготовляется в отдельных установках вне печи и подается в рабочее пространство печи. Химический состав атмосферы регулируется в узких пределах; особенно тщательно контролируется содержание О2, С
О2, Н2О и СН4. Создается возможность управлять в требуемом направлении взаимодействием между атмосферой и металлом.
___В настоящее время имеется большое количество различных атмосфер, которые применяются при термической обработке. Наибольшее распространение имеют атмосферы, получаемые путем частичного сжигания (с недостатком воздуха) углеводородных газов. Коэффициент избытка воздуха при сжигании, может изменяться в широких пределах: от 0,9 до 0,3.
___Основная характеристика контролируемых атмосфер, полученных из углеводородных газов. Иногда для приготовления контролируемой атмосферы используются продукты диссоциации аммиака (смесь 75% Н2 и 25% N2). Эта смесь подвергается частично сжиганию и просушиванию силикагелем для удаления паров воды, в результате получается атмосфера ПСА-08 с весьма низким содержанием влаги (0,01%).
___Сравнительно редко при термической обработке в машиностроении в качестве защитных атмосфер используют технические газы: водород, азот, аргон и гелий. При выборе контролируемой атмосферы надо принять во внимание, что защита металла от окисления осуществляется проще, чем защита от обезуглероживания. Для безокислительного нагрева до 1000°С успешно применяют атмосферы, получаемые при частичном сжигании углеводородных газов. Хорошо предохраняют металл от окисления также инертные газы (аргон, гелий, азот), восстановительные (водород) и продукты диссоциации аммиака. Таким образом, почти все контролируемые атмосферы, можно применять для защиты от окисления; исключением является только атмосфера ПС-09, которая не удовлетворяет сформулированным выше требованиям и используется только для безокислительного нагрева цветных сплавов.
___Выбор безокислительной атмосферы определяется, следовательно, сырьевыми ресурсами и экономичностью. Значительно сложнее подобрать атмосферу, предохраняющую сталь от обезуглероживания. Состав защитной атмосферы должен изменяться в весьма узких пределах, в зависимости от температуры нагрева и от химического состава стали, главным образом от содержания углерода.
___Наиболее дешевая, широко используемая для защиты от окисления атмосфера ПС-06, предохраняет малоуглеродистые стали (0,15—0,20% С) от обезуглероживания. Однако нагрев в указанной атмосфере сталей со средним (0,4—0,5%) и высоким (0,8—1,2%) содержанием углерода вызывает резкое обезуглероживание поверхности до концентрации 0,15—0,20% С. При нагреве в атмосфере, полученной из диссоциированного аммиака, водорода или технического азота, также наблюдается обезуглероживание поверхности средне- и высокоуглеродистых сталей. Причиной является наличие в них примесей Н2О, С
О2 и О2, которые в незначительных количествах резко способствуют обезуглероживанию. Инертные газы (аргон и гелий) при хорошей герметичности нагревательных устройств предохраняют стали любого состава от обезуглероживания, однако у термических печей на машиностроительных заводах трудно обеспечить хорошую герметичность; кроме того, инертные газы являются дорогостоящими и дефицитными.
___Для предохранения от обезуглероживания средне- и высокоуглеродистых сталей можно использовать атмосферы, полученные при неполном сжигании углеводородных газов с последующим удалением 
СО2 промывкой этаноламинами и удалением Н2О осушкой силикагелем (атмосферы ПСО-09 и ПСО-06). Частичное удаление СО2 и Н2О из продуктов неполного сжигания можно осуществить также продувкой их через раскаленный уголь (атмосфера ПС-06Э).
___От контролируемой атмосферы требуется стабильность науглероживающей способности (или нейтральность), для чего необходимо автоматическое регулирование углеродного потенциала в рабочем пространстве печи. Однако это необходимое условно не обеспечивается при применении атмосфер, если из них не удалены СО2 и Н2О.
___Кроме того, сам процесс удаления 
СО2 и Н2О из газа сложен и дорог (себестоимость защитной атмосферы увеличивается в 2—3 раза). Затрудняет применение защитных атмосфер и плохая герметичность термических печей. Только в атмосфере КГ-BO (эндотермическая атмосфера), получаемой крекированием углеводородных газов, возможно плавное автоматическое регулирование углеродного потенциала, что и делает ее наиболее перспективной.
___Рассмотрим несколько подробнее схему приготовления атмосферы КГ-BO и методы автоматического регулирования углеродного потенциала.
___ 
___________________________________________
Запись опубликована в рубрике 7. Термическая обработка металлов с метками . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *