城池工业炉

　　我们知道，在一般空气介质电阻炉中加热钢件时,容易发生氧化和脱碳。

　　要使钢件加热时不产生氧化和脱碳，可以采用两种方法：

　　一种是向炉膛内送入保护气体，使钢件在保护气氛下加热；为了使工件表面不发生氧化、脱碳、烧损现象或对工件进行化学热处理，向炉内通以可进行控制成分的气氛，称可控气氛。

　　另一种方法是把炉膛内空气抽除，使钢件在真空状态下加热

脱碳是钢加热时表面碳含量降低的现象。脱碳的过程就是钢中碳在高温下与氢或氧发生作用生成甲烷或一氧化碳。其化学方程式如下； 

　　2Fe3C+O2＝6Fe+2CO

　　Fe3C+2H2＝3Fe+CH4 

　　Fe3C+H2O＝3Fe+CO+H2 

　　Fe3C+CO2＝3Fe+2CO

　　这些反应是可逆的，即氢、氧和二氧化碳使钢脱碳，而甲烷和一氧化碳则使钢增碳。

钢件在保护气氛下加热不仅可实现无氧化无脱碳热处理，提高热处理质量，还可以进行渗碳、脱碳等特殊热处理。并且可实现机械化和自动化控制，使生产率得到提高、劳动条件得到改善。但其设备复杂、投资较大，操作技术要求较高。

      保护气氛可以是中性气体(N2)或惰性气体(Ar),有时也可以是还原性气体(H2)。大多数保护气氛是由多种气体(例如CO, CO2, H2, CH4, H2O, N2等)混合组成的，各种气体与钢进行的化学反应列于表1中。

表1各种气体与铁及其碳化物的化学反应

　　各种气体与钢的化学反应和各种气体之间的化学反应是比较复杂的，但是可以调节保护气氛中氧化性气体与还原性气体的比例、脱碳性气体与渗碳性气体的比例，即CO2/CO、H2O/H2、CH4/H2的相对含量，使反应处于平衡状态，钢的氧化速度与还原速度相等，钢的脱碳速度与渗碳速度相等，这样就能实现无氧化与无脱碳加热。

　　无氧化加热一般可分为光亮加热和光洁加热，前者表面未形成氧化膜，仍保持金属光泽；后者有氧化膜生成，失去金属光泽。

　　可控气氛热处理炉的优越性如下：   

(1)实现无氧化无脱碳与增碳热处理，因而提高钢件的表面质量及机械性能，减少零件的加工余量和钢材的烧损量，因此能节省工时及能耗，节约金属材料。

     (2)实现可控渗碳，可以精确地控制零件表面的含碳量、碳浓度梯度和渗碳层厚度，因而提高了渗碳零件的机械性能，稳定渗碳工艺的质量。

     (3)实现特殊的热处理工艺，如硅钢片的脱碳退火，轧制钢材的复碳退火等。

    (4)实现机械化与自动化，提高劳动生产率，改善劳动条件。

　　总之，可控气氛热处理炉目前已成为一种先进的加热设备。尤其是在可控气氛的应用方面可作为衡量一个国家热处理技术发展水平的重要标志。