Aplicación de gases industriales en tratamientos térmicos.

Aplicación de gases industriales en tratamientos térmicos.

Durante el proceso de procesamiento mecánico, las piezas mecánicas deben tratarse térmicamente colocándolas en varios hornos para calentarlas. Después de alcanzar una temperatura predeterminada, se mantienen calientes durante un período de tiempo, luego se sacan del horno y luego se enfrían para completar un proceso de tratamiento térmico. En la industria de fabricación de maquinaria, la mayoría de las piezas procesadas son materiales de acero. Cuando las piezas de acero se calientan en un horno, la superficie se oxidará a 500°C, es decir, se produce la descarburación. Si se procesa la pieza en bruto, habrá un margen de mecanizado posterior para garantizar que se elimine la capa de oxidación y descarburación. Si se trata del proceso de tratamiento térmico final, solo queda una pequeña cantidad de trabajo de rectificado en la pieza. Si la capa de descarburación oxidativa es profunda y no se puede eliminar mediante el procesamiento final, el rendimiento de las piezas después del tratamiento térmico se reducirá considerablemente.

El fenómeno de descarburación de las piezas de acero durante el calentamiento se debe a la presencia de oxígeno en el medio calefactor. Mientras se aísle el oxígeno del calentamiento, se puede evitar el fenómeno de descarburación oxidativa. Esto requiere no calentar en un horno de aire, generalmente en un horno de baño de sal. Para utilizar un baño de sal para aislar el oxígeno, el baño de sal debe estar desoxidado. Los residuos de sal procesados ​​y el vapor también contaminan el medio ambiente. Los hornos de vacío también se utilizan para el procesamiento, pero la tecnología de sellado requiere altos requisitos y el horno no puede hacerse demasiado grande, lo que limita su aplicación.

Los hornos protegidos por gas se utilizan ampliamente en la industria. Durante el proceso de tratamiento térmico se utilizan una variedad de gases, incluida la protección con argón, la protección a base de nitrógeno y una gran cantidad de atmósferas protectoras a base de nitrógeno.

La protección a base de nitrógeno puede prevenir la descarburación oxidativa de las piezas de acero y mejorar en gran medida la calidad de la superficie de las piezas tratadas térmicamente, especialmente cuando se trata de algunas herramientas y moldes con formas complejas. Una vez apagados, la cavidad ya no se procesará. Si hay descarburación oxidativa, reducirá en gran medida la dureza de la capa superficial, es decir, reducirá su resistencia al desgaste y su vida útil. Al utilizar calentamiento neutro en una atmósfera protectora a base de nitrógeno, ya no se producirá ningún fenómeno de descarburación oxidativa en la superficie de trabajo, lo que mejora la calidad del tratamiento térmico en la superficie de la pieza de trabajo y extiende la vida útil de la pieza de trabajo.

En los equipos de tratamiento térmico, para utilizar diferentes gases como protección, existe un horno multiuso u horno fluidizado, que puede utilizar nitrógeno y varios portadores en diferentes proporciones para realizar nitruración, nitrocarburación (nitruración suave), carburación y otros tipos de calor químico. tratos.

Proporciona protección para el proceso de tratamiento térmico basado en gases industriales y puede preparar varios gases portadores para diversos tratamientos térmicos químicos, lo que no solo facilita el proceso de tratamiento térmico de materiales, sino que también mejora en gran medida la eficiencia del tratamiento térmico.

La atmósfera protectora a base de nitrógeno utiliza como materia prima nitrógeno puro (99,99%) o nitrógeno industrial, añadiendo hidrocarburos apropiados (como gas natural, propano, etc.), y si es necesario, añadiendo determinados gases que participan en la reacción, como como hidrógeno, amoniaco, dióxido de carbono, aire, etc., para producir un gas mixto con amoniaco como componente principal. Este tipo de gas no contiene ni contiene ciertos gases reductores y puede usarse ampliamente en diversos procesos de calentamiento, como tratamiento térmico brillante, tratamiento térmico químico, soldadura fuerte, sinterización por pulvimetalurgia y otros procesos.

El nitrógeno utilizado para el tratamiento térmico se puede dividir a grandes rasgos en los siguientes tipos:

1. El oxígeno puro generalmente se refiere a un gas protector que contiene más del 99,99 % de nitrógeno.

2. El gas protector amino neutro se refiere a un gas protector que no oxida, descarbura ni carburiza el acero. Este tipo de gas protector también tiene ciertas propiedades reductoras. Debido a que tiene propiedades protectoras para aceros con distintos contenidos de carbono, siempre que el ciclo de calentamiento sea el mismo, se pueden procesar aceros con diferentes contenidos de carbono en el mismo horno y se pueden usar para templar, recocer, revenir, etc. a altas temperaturas. , temperaturas medias y bajas. Proceso de tratamiento térmico para lograr un efecto brillante. Los gases neutros comúnmente utilizados incluyen los siguientes:

1. Nitrógeno + hidrógeno: Este gas protector tiene ciertas propiedades reductoras y débiles propiedades de descarburación. El contenido de hidrógeno en el gas se controla generalmente entre 0,5% y 3%.

2. Nitrógeno + monóxido de carbono + hidrógeno: este gas protector se puede utilizar para el tratamiento térmico sin oxidación, sin descarburación y sin carburación de estructuras de acero, aceros para herramientas y aceros para rodamientos, como un contenido de monóxido de carbono del 0,5% ~ 1. % e hidrógeno 1%~2% El recocido y templado de acero para herramientas y troqueles, acero de alta velocidad y acero para rodamientos se llevan a cabo en gas protector. En una atmósfera a base de nitrógeno con un contenido de monóxido de carbono + hidrógeno del 2%, el acero rápido con un contenido de carbono del 1% se calienta a 1200°C y básicamente no hay descarburación después de 40 minutos. La preparación de este protector se puede obtener purificando nitrógeno industrial con metanol.

3. Atmósfera con potencial de carbono a base de nitrógeno: Es una atmósfera a base de nitrógeno con un alto contenido en principios activos. Por lo general, se puede agregar una cantidad adecuada de aditivos (hidrocarburos o derivados de hidrocarburos que contienen oxígeno) al nitrógeno para obtener una atmósfera con potencial de carbono para el tratamiento de carburación.

4. Gas protector nitrógeno-metanol: Es una atmósfera a base de nitrógeno muy utilizada actualmente en el extranjero. Controlar la proporción de nitrógeno a metanol de modo que monóxido de carbono: hidrógeno: nitrógeno = 1:2:2 en la atmósfera.

Las ventajas de utilizar un tratamiento térmico atmosférico a base de nitrógeno: En primer lugar, ahorra energía. En comparación con las atmósferas endotérmicas, el uso de atmósferas a base de nitrógeno puede ahorrar el consumo de combustible entre un 25% y un 85%. En segundo lugar, la fuente de gas es abundante. La preparación de la fuente de nitrógeno en una atmósfera a base de nitrógeno proviene principalmente del aire y la fuente de gas es muy abundante. En tercer lugar, puede mejorar la calidad del producto. La atmósfera a base de nitrógeno contiene menos monóxido de carbono e hidrógeno, lo que reduce en gran medida la fragilidad del hidrógeno y la oxidación interna. Habitualmente la atmósfera endotérmica es un gas reductor para el acero debido a su alto contenido en monóxido de carbono e hidrógeno. Pero el monóxido de carbono es un agente oxidante de elementos como el cromo, manganeso, estroncio, molibdeno y titanio. Por lo tanto, la atmósfera endotérmica es una atmósfera de calentamiento brillante para el acero al carbono, mientras que se forma un óxido negro en la superficie de calentamiento del acero aleado. Por ejemplo, el acero inoxidable y el acero para rodamientos tienen un alto contenido de cromo. Dado que el cromo tiene una fuerte afinidad con el oxígeno, el cromo se oxida en la atmósfera de monóxido de carbono y dióxido de carbono. El contenido de monóxido de carbono en la atmósfera endotérmica alcanza aproximadamente el 25%, por lo que los resultados del tratamiento térmico para la mayoría de los aceros inoxidables, aceros para rodamientos y acero con alto contenido de cromo en la atmósfera endotérmica no son ideales. Se formará una capa de óxido en la superficie del acero. De manera similar, el cromo también se oxidará en una atmósfera de agua. Por lo tanto, para aceros con alto contenido de cromo, el uso de una atmósfera endotérmica no es adecuado desde el punto de vista del análisis teórico. El uso de una atmósfera a base de nitrógeno puede reducir el grado de oxidación de los elementos de aleación y mejorar la calidad del tratamiento térmico. Cuarto, tiene una amplia adaptabilidad. La atmósfera a base de nitrógeno es adecuada para el tratamiento térmico de diversos tipos de acero al carbono, acero aleado y acero inoxidable, así como metales no ferrosos como el cobre y el aluminio. Quinto, tiene buena seguridad. El nitrógeno es un gas neutro, no tóxico, no contamina el medio ambiente, no tiene riesgo de explosión y es fácil de transportar, gestionar y utilizar.

En cuanto a la aplicación de gases industriales en el tratamiento térmico, el tratamiento térmico integral en atmósfera a base de nitrógeno tiene ventajas obvias. Por lo tanto, empresas y proyectos clave en China han adoptado dispositivos extranjeros avanzados de fuente de gas y atmósferas a base de nitrógeno para diversos tratamientos térmicos.