Таблица взаимодействия металлов с газами в печных атмосферах. Термообработка в защитных атмосферах

В новой статье расскажем о термообработке в защитных атмосферах.

Влиянии различных газов на основные металлы, их реакцию и поведение в печных атмосферах. Обобщим информацию в удобной таблице взаимодействия металлов с газами, которая поможет вам сориентироваться в условиях термообработки и выборе правильной составляющей атмосферы.

Будет уделено внимание группам инертных газов, которые являются основой защитных атмосфер и играют важную роль в предотвращении окисления и других негативных процессов при обработке металлов.

Статья поможет получить поверхностное представление о взаимодействии металлов с газами в печных атмосферах.

В процессе термообработки металлов, одним из важных аспектов является контроль химической реакции между металлом и газами в печных атмосферах. Реакции могут протекать под воздействием различных газов, каждый из которых способен оказывать определенное влияние на металл. Газы можно разделить на шесть групп: инертные (нейтральные), окислительные, восстановительные, обезуглераживающие, науглераживающие и азотитующие.

Рассмотрим каждую из этих групп и их взаимодействие с металлами.

1. Инертные (нейтральные) газы:

Инертные газы, такие как азот, аргон или гелий, не проявляют активности по отношению к металлам и не вступают в химическую реакцию с ними. Они используются для создания защитной атмосферы в печах, чтобы предотвратить окисление металлов и обеспечить равномерность нагрева. В инертных атмосферах металлы сохраняют свои первоначальные свойства, благодаря отсутствию окислительных или восстановительных реакций.

В термообработке, оптимальным выбором газа для создания атмосферы является азот, благодаря его высокой эффективности и экономической целесообразности. Азот обладает невысокой реактивностью, что позволяет предотвратить окисление поверхностей материалов при обработке.

Экономический аспект также играет значительную роль, поскольку гелий, являющийся альтернативой азоту, является дорогим и ограниченным ресурсом.

2. Окислительные газы:

Окислительные газы, такие как кислород или водород с кислородом, способны образовывать окислы на поверхности металлов. Окисление может привести к образованию пленки оксида, что может повлиять на механические свойства металла. Для защиты металла от окисления, часто используются специальные защитные атмосферы, содержащие окислительные газы в определенных концентрациях.

3. Восстановительные газы:

Восстановительные газы, например водород или аммиак (в реакции с другими окислителями), способны уменьшать окислительные соединения. Они могут вступать в реакцию с окислами на поверхности металла и возвращать его к первоначальному состоянию. Восстановительные газы часто используются для удаления окислов с металлической поверхности и для предотвращения окисления в процессе термообработки.

Наиболее часто используемым примером восстановительных реакций являются отжиги в водороде сплавов типа 29НК.

4. Обезуглераживающие газы:

Обезуглераживающие газы, такие как азот или водород, применяются для уменьшения содержания углерода в металлических материалах. Они способны реагировать с углеродом и образовывать газообразные соединения, которые выводятся из металла. Обезуглераживающие газы играют важную роль в процессе термообработки стали, так как позволяют управлять ее химическим составом и свойствами.

Для химико-термической обработки

5. Науглераживающие газы:

Науглераживающие газы, например метан или пропан, применяются для насыщения поверхности металла углеродом. При взаимодействии с металлом, эти газы образуют слой углеродного расплава на его поверхности. Науглераживание повышает твердость и износостойкость металла, делая его более прочным и устойчивым к различным воздействиям.

6. Азотитующие газы:

Азотитующие газы, такие как аммиак или диметилгидразин, используются для насыщения поверхности металла азотом. Взаимодействие азотитующих газов с металлом приводит к формированию азотистых соединений на его поверхности. Азотирование повышает твердость и износостойкость металла, а также улучшает его коррозионную стабильность.

Таблица 1. Классификация газов для печных атмосфер по воздействию на металлы и сплавы

Результаты реакций между металлами и газами в печных атмосферах могут быть контролируемы путем выбора подходящей атмосферы для конкретных термических процессов. Это позволяет достичь требуемых свойств металлических изделий и обеспечить их надежность и качество. Правильный выбор и управление газовым составом в печи имеют решающее значение для успешного проведения термообработки металлов.

Таблица 2. Основные металлы и их реакция с разными группами газов в печных атмосферах

*Алюминий образует устойчивую окисную пленку при комнатной температуре. В отличие от других металлов, алюминий не требует нагрева или применения защитных сред для формирования этой пленки. Эта окисная пленка является своеобразным "пассивным слоем", который защищает алюминий от дальнейшей реакции с окружающей средой, сохраняя его физические и химические свойства на протяжении длительного времени.

Оборудование для термообработки в защитных атмосферах

Компания производит широкую номенклатуру оборудования для термообработки в защитных атмосферах, которое поможет нашим клиентам оптимизировать и улучшить их производственные процессы.

Система подачи и смешения газов СПСГ

На данный момент, стоимость технических газов может составлять значительную часть себестоимости процесса термообработки при выполнении загрузок больших объемов материала. В связи с этим, для оптимизации экономических затрат в подобных технологических процессах рекомендуется применять специально разработанные – "Системы Подачи и Смешения Газов" (СПСГ).

Такие установки позволяют существенно уменьшить расходы на замещение атмосферы в контейнерах и повысить повторяемость процесса благодаря автоматизации операций. Высокую производительность обеспечивают четыре линии, позволяя последовательно поддерживать защитную среду в четырех контейнерах.

Использование данных систем способствует значительному снижению затрат компаниям, занимающимся термообработкой.

Газоплотные контейнеры "ГПК"

Газоплотные контейнеры "ГПК" предоставляют возможность проводить термообработку в безокислительной среде, используя печи шахтного типа, без необходимости приобретения дополнительного оборудования. Они легко интегрируются в любую подходящую по размерам печь, что обеспечивает гибкость в проведении процесса термообработки. Это особенно полезно для предприятий, которые не желают или не могут инвестировать в новое оборудование. Газоплотные контейнеры "ГПК" обеспечивают безопасную и эффективную среду для обработки материалов в условиях, исключающих окисление.

Печи для нагрева в защитной среде

Компанией была разработана линейка печей СНО(З), специально предназначенных для нагрева в защитной среде. Они представляют собой компактные и удобные установки, объем камеры которых варьируется от 5 до 40 литров. Применение данных печей становится все более широко распространенным, благодаря их высокой экономической целесообразности и эффективности.

Компактные размеры печей данной линейки предоставляют оптимальные условия для работы с небольшими партиями деталей. Это особенно важно, когда необходимо обрабатывать ограниченное количество изделий, либо требуется провести термообработку малогабаритных деталей. Благодаря удобной конструкции и небольшому объему камеры, печи легко встраиваются в производственные линии, что позволяет сэкономить пространство на предприятии и оптимизировать рабочий процесс.

Наша команда готова работать в тесном сотрудничестве с клиентами, чтобы предоставить индивидуальные решения и адаптировать оборудование под конкретные потребности.

Валенцев Андрей

Отдел АСУ

Читайте далее — Выбор оборудования для светлой закалки и светлого отпуска.

Ознакомьтесь с дополнительными материалами:

- Печи для нагрева в защитной среде.

- Контейнеры газоплотные «ГПК».

- Камера охлаждения «КОГПК».

- Система подачи и смешения газов «СПСГ» .