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早在上世紀40年代，美國的W.H.Holcoroft等就開始研究氮基氣氛熱處理并取得了成果，但是氮基氣氛真正為人們所重視，并廣泛用于生產(chǎn)還是70年代的事，即由于石油天然氣短缺而引起的國際能源危機，促進了氮基氣氛的應(yīng)用和發(fā)展。然而國際能源危機持續(xù)的時間不長，于上世紀70年代末便結(jié)束，已經(jīng)啟動的氮基氣氛熱處理的應(yīng)用進程并沒有因此而停頓，恰恰相反仍在繼續(xù)發(fā)展。

我國對氮基氣氛熱處理的研究開發(fā)，始于上世紀70年代后期，當時主要由于液化石油氣的應(yīng)用和消防部門關(guān)于使用安全規(guī)定等問題，使傳統(tǒng)的吸熱式和放熱式氣氛處于困難之中，不少可控制氣氛熱處理設(shè)備處于無米之炊境地而長期擱置，從而轉(zhuǎn)向應(yīng)用氮基氣氛，其技術(shù)發(fā)展曾刺激和促進了我國變壓吸附工業(yè)的開發(fā)，進步和發(fā)展。眾所周知，氮是一種中性氣體。在非活化狀態(tài)下，氮可用作保護加熱，防止鋼件的氧化，脫碳，因而廣泛用于光亮淬火，光亮退火，光亮回火等熱處理工藝中。在真空熱處理，氮氣常作為冷卻介質(zhì)使用；充氮加壓油淬時，氮氣即可保護真空爐的電熱元件，又可通過調(diào)節(jié)氮氣壓力，提高鋼件的淬硬度。

在一定電壓和低真空狀態(tài)下，氮會電離，可進行離子滲氮和離子氮碳共滲。在氮基氣氛熱處理領(lǐng)域，人們對氮的物理化學作用已經(jīng)有了新的認識，氮氣的應(yīng)用范圍越來越廣泛。在可控制氣氛中，氮氣是作為稀釋氣使用，當氣氛中加入一定量的氮氣時，可以減少原料氣的消耗，減少碳黑的形成。實驗表明，在滲碳氣氛中通入氮氣，建立碳勢的速度加快，碳勢增高。這是由于經(jīng)過氮氣稀釋后，爐氣的分解率提高，不僅CO和H2O含量降低，碳的活度增大，使反應(yīng)加速，滲碳速度加快。在氮基滲碳氣氛中，不僅CO2和H2O可減少，而且CO也可以適當降低。由于CO2和H2O可同鋼中的Cr,Mn,Si等元素發(fā)生氧化作用，無疑，氮基滲碳氣氛可以降低鋼件內(nèi)氧化程度，提高零件的疲勞強度和破斷抗力。

研究表明，氮基氣氛碳共滲的速比吸比吸熱式氮碳共滲快，而滲層的硬度，耐磨性，耐腐性相當。這是由于氮的加入降低了氫的含量，降低了氫的阻滲作用，從而使氮碳共滲過程縮短。在滲碳、滲氮時，常用氮氣進行爐內(nèi)吹洗、排氣，爐門的氣簾密封，滲碳后的防氧化冷卻；在停氣斷電時，將氮氣送入爐內(nèi)，可防止爐氣爆炸，保證操作安全。在帶鋼（鋼材）熱鍍鋅生產(chǎn)過程中，帶鋼入鋅鍋之前，先要通過充保護氣體的光亮退火爐，保護氣體為高純度的氮氫混合氣體。氮基氣氛熱處理具有節(jié)省能源、氣源豐富、安全經(jīng)濟、適應(yīng)性廣等優(yōu)點。

業(yè)已表明，它已能穩(wěn)定地用于退火、淬火、滲碳、滲氮以及熱鍍鋅等多種工序。 氮基氣氛熱處理和保護加熱所具有的優(yōu)點。乃是當前世界各國重視發(fā)展氮基氣氛及其應(yīng)用的重要原因。自氮基氣氛熱處理問世以來，發(fā)展到現(xiàn)在已取得了很大的進展，氮基氣氛滲碳已成熟地應(yīng)用到多種鋼種的各類零件上，對于氮基氣氛滲碳爐內(nèi)氣氛的計算也就受到人們的關(guān)注。氮基滲碳氣氛在氮氣中添加適當數(shù)量的碳氫化合物或碳氫氧化合物（氣體或液體），由于使用的添加物不同，就有了不同類型的氮基氣氛。其中氮氣＋甲醇氣氛是目前廣泛采用的一種類型。

氮氣和甲醇按一定比例混合后進入爐內(nèi)，在高溫下裂解形成滲碳氣氛。當Ｎ２與ＣＨ３ＯＨ按某一比例混合時，爐內(nèi)裂解氣氛中的ＣＯ∶Ｈ２∶Ｎ２約為２０％∶４０％∶４０％。這種比例的氣氛與天然氣為原料所制備的吸熱式氣氛的組成比例十分接近。為了使氣氛具有較高的碳勢，還需向爐內(nèi)加入少量的富化氣，如ＣＨ４，Ｃ３Ｈ８或ＣＨ３ＣＯＣＨ３（丙酮）等。對于滲碳氣氛，除了要求具有較高的碳勢外，還要有較大的碳傳遞系數(shù)和一定的可用碳量。在氣體滲碳工藝過程中，滲碳氣氛中的ＣＯ含量一般認為不應(yīng)小于１５％。如果添加Ｃ３Ｈ８作富化氣，其添加量為爐內(nèi)氣氛總量的３％左右。

氮氣是一種安全而廉價的惰性氣體，但因純氮氣在燒結(jié)溫度下不具備還原性，所以在傳統(tǒng)粉末冶金鋼的生產(chǎn)中很少用純氮氣作燒結(jié)氣氛。近年來隨著氮氣純化成本的降低及燒結(jié)爐密閉性的提高，氮氣亦開始被用作燒結(jié)氣氛燒結(jié)含碳鋼。氮氫混合氣近年來被越來越多地用于含碳鋼的燒結(jié)中，氮/氫通常用在95/5-50/50之間，這種混合氣具有一定的還原性，露點可以達到~60℃以下，一般來說，使用這種氣體在1050-1150℃時需要加入一定量的CH4或C3H8以保持一定的碳勢，而在1250℃以上燒結(jié)含碳鋼，無需控制碳勢，這種混合氣可以用來在1120℃以下燒結(jié)含鉻的鐵基合金而不發(fā)生氧化。

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