氣氛保護(hù)爐是用耐高溫材料鑄成的用以煅燒物料或燒成制品的高溫設(shè)備。氣氛保護(hù)爐爐窯燃燒加溫的物料有煤、木材、油類、煤氣、天然氣或者是電磁感應(yīng)方式。氣氛保護(hù)爐爐窯工作時(shí)的溫度可以達(dá)到1600℃或更高,環(huán)境中有的腐蝕介質(zhì),氣流大,爐窯的材料腐蝕摩擦損耗嚴(yán)重。為了更好的保護(hù)爐窯材料,節(jié)能環(huán)保,使?fàn)t窯工作更具有連續(xù)性,所以爐窯的高溫下防腐就顯得課外重要。
氣氛保護(hù)爐的種類很多,可按爐體內(nèi)的氣氛分類(F—放熱式,X—吸熱式,YL—有機(jī)液體裂解,D—氮基,A—氨制備,M—木炭,N—氨氣,zui后的Q表示氣氛)。
氣氛保護(hù)爐的特點(diǎn)是在某一既定溫度下,向爐內(nèi)同入一定成分的人工制備氣氛,以達(dá)到某種熱處理的目的,如氣體滲碳,碳氮共滲及光亮淬火,退火,正火等。氣氛保護(hù)爐主要有以下特點(diǎn):
為了控制爐內(nèi)的氣氛,維持爐內(nèi)的壓力,爐內(nèi)工作空間始終要與外界空氣隔絕,盡量避免漏氣和吸入空氣,故要求爐殼,砌體,爐門及所有外界連接零件如風(fēng)扇,熱電偶,輻射管,推拉料機(jī)等采用密封裝置;氣氛控制
為了維持爐內(nèi)的一定碳勢(shì),除了控制氣氛成分的穩(wěn)定性外,還要對(duì)爐內(nèi)氣氛進(jìn)行自動(dòng)控制。因此,需要設(shè)有各種控制儀表(如右圖),以便對(duì) 爐內(nèi)氣氛連續(xù)或定期測(cè)定并調(diào)整爐內(nèi)的供氣量。
氣氛保護(hù)爐真空滲氮技術(shù)說明
箱式爐,氣氛爐的真空滲氮是使用真空爐對(duì)鋼鐵零件進(jìn)行整體加熱、充入少量氣體,在低壓狀態(tài)下產(chǎn)生活性氮原子滲入并向鋼中擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)硬化的;而離子滲氮是靠暉光放電產(chǎn)生的活性N離子轟擊并僅加熱鋼鐵零件表面,發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成核化物實(shí)現(xiàn)硬化的,通過在箱式爐,氣氛爐滲入氮?dú)?,?shí)現(xiàn)硬化的密度,讓剛才質(zhì)地更加堅(jiān)硬。
箱式爐,氣氛爐真空滲氛時(shí),將真空爐排氣至較高真空度0.133Pa(1×10-3Torr)后,將工件升至,530~560℃,同時(shí)送入以氨氣為主的,含有活性物質(zhì)的多種復(fù)合氣體,并對(duì)各種氣體的送入量進(jìn)行控制,箱式爐,氣氛爐爐壓控制在0.667Pa(5Torr),保溫3~5h后,用爐內(nèi)惰性氣體進(jìn)行快速冷卻。不同的材質(zhì),經(jīng)此處理后可得到滲層深為20~80μm、硬度為600~1500HV的硬化層。真空滲氮有人稱為真空排氣式氮碳共滲,其特點(diǎn)是通過真空技術(shù),使金屬表面活性化和清凈化。在加熱、保溫、冷卻的整個(gè)熱處理過程中,不純的微量氣體被排出,含活性物質(zhì)的純凈復(fù)合氣體被送入,使表面層相結(jié)構(gòu)的調(diào)整和控制、質(zhì)量的改善、效率的提高成為可能。經(jīng)X射線衍射分析證實(shí),真空滲氮處理后,滲層中的化合物層是ε單相組織,沒有其他脆性相(如Fe3C、Fe3O4)存在,所以硬度高,韌性好,分布也好。“白層”單相ε化合物層可達(dá)到的硬度和材質(zhì)成分有關(guān)。材質(zhì)中含Cr量越高,硬度也呈增加趨勢(shì)。Cr13%時(shí),硬度可達(dá)到1200HV;含Cr18%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),余同)時(shí),硬度可達(dá)1500HV;含Cr25%時(shí),硬度可達(dá)1700HV。無脆性相的單相ε化合物層的耐磨性比氣體氮碳共滲組織的耐磨性高,抗摩擦燒傷、抗熱膠合、抗熔敷、抗熔損性能都很。但該“白層”的存在對(duì)有些模具和零件也有不利之處,易使鍛模在鍛造初期引起龜裂,焊接修補(bǔ)時(shí)易生成針孔。真空滲氮還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn),就是通過對(duì)送入爐內(nèi)的含活化物質(zhì)的復(fù)合氣體的種類和量的控制,可以得到幾乎沒有化合物層(白層),而只有擴(kuò)散層的組織。其原因可能是在真空爐排氣至0.l33Pa(1×10-3Torr)后形成的,另一個(gè)原因是帶有活性物質(zhì)的復(fù)合氣體在短時(shí)間內(nèi)向鋼中擴(kuò)散形成的組織。這種組織的優(yōu)點(diǎn)是耐熱沖擊性、抗龜裂性能。因而對(duì)實(shí)施高溫回火的熱作模具,如用高速鋼或4Cr4MoSiV(H13)鋼制模具可以得到表面硬度高、耐磨性好、耐熱沖擊性好、抗龜裂而又有韌性的綜合性能;但僅有擴(kuò)散層組織時(shí),模具的抗咬合性、耐熔敷、熔損性能不夠好。由于模具或機(jī)械零件的服役條件和對(duì)性能的要求不一,在進(jìn)行表面熱處理時(shí),必需調(diào)整表面層的組織和性能。真空滲氮除應(yīng)用于工模具外,對(duì)提高精密齒輪和要求耐磨耐蝕的機(jī)械零件以及彈簧等的性能都有明顯效果,可接受處理的材質(zhì)也比較廣泛。