ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Поведение в контролируемых атмосферах из "Материалы для электротермических установок " В современной промышленности все более широкое применение получают газонаполненные электропечи сопротивления для термической и химико-термической обработки изделий. [c.22] Проведение термической обработки в контролируемых атмосферах, обладающих защитными свойствами, позволяет повысить качество а товарный вид изделий, устранить окисление и обезуглероживание дорогостоящего металла, уменьшить припуски на последующую механическую обработку, сократить количество дополнительных операций по очистке поверхности после термической обработки, а следовательно, и стоимость механической обработки, увеличить производительность оборудования. [c.22] Контролируемой атмосферой принято считать среду заданного состава из одного или нескольких газов, оказывающих направленное и контролируемое воздействие на садку в процессе ее термической иля химико-термической обработки. [c.22] Применение контролируемых атмосфер в электропечах связано со значительными трудностями, обусловленными их спецификой, приводящей в ряде случаев к утяжелению условий работы металлических нагревателей и элементов конструкций печи и сокращению их срока службы по сравнению с эксплуатацией в атмосфере воздуха. [c.22] В зависимости от характера химического взаимодействия с металлами и сплавами контролируемые атмосферы делятся на три группы [13]. [c.22] Инертные атмосферы — газы, не вступающие во взаимодействие с обрабатываемыми материалами, например аргон и гелий. Их применяют в качестве защитных атмосфер от окисления и обезуглероживания в случаях, когда нельзя использовать другие атмосферы. [c.22] Неравновесные атмосферы — агрессивные газовые среды, которые в процессе взаимодействия с металлами и сплавами не образуют веществ, тормозящих протекание реакций. [c.22] Реакции (1.4) и (1.5) протекают в основном слева направо. Чтобы реакция проходила в обратном направлении, нужно обеспечить диссоциацию окислов, для чего требуются либо очень высокие температуры, либо понижение парциального давления кислорода, что достигается нагревом изделий в вакууме. [c.23] Равновесные атмосферы — среды, имеющие в своем составе газы, которые могут химически взаимодействовать с металлами и сплавами по реакциям противоположного направления. Атмосферы являются равновесными при определенной температуре, отклонение от нее приводит к преимуществу того или иного направления реакции 113, 14]. [c.23] При температуре равновесия Тр термодинамическая вероятность окисления равна нулю, так как при этом равна нулю разность термодинамических потенциалов окисления + Z и восстановления —2 оксидов (рис. 1.1). В области окисления при Г Гр термодинамический потенциал окисления имеет максимальное значение при низких температурах. С повышением температуры скорость окисления К ок, так же как и скорость восстановления оксидов й вос, возрастает, причем скорость окисления остается всегда выше скорости восстановления оксидов. При температуре равновесия Гр разность скоростей окисления и восстановления оксидов становится равной нулю. Следовательно, при определенной температуре разность скоростей окисления и восстановления оксидов имеет максимум, что является особенностью процесса окисления металлов при применении защитных атмосфер. В области восстановления оксидов при Т Т-р с повышением температуры увеличивается термодинамический потенциал восстановления оксидов и вместе с тем возрастают скорости окисления и восстановления оксидов, при этом скорость восстановления оксидов всегда выше скорости окисления. [c.23] Третий метод — неполное сжигание газообразных углеводородов (метана СН4, пропана СзНа, бутана С4Н10) в эндотермическом генераторе — благодаря простоте регулирования состава образующейся атмосферы получил широкое распространение в промышленности. [c.24] Процентное содержание газов, составляющих контролируемую углеродсодержащую атмосферу, зависит от температуры, способа получения, исходных компонентов и может изменяться в довольно широких пределах, при этом изменяются и свойства атмосферы. [c.24] Эндогазом называют газовые смеси, полученные в результате неполного сгорания углеводородов по эндотермической реакции. В этом случае тепла, образующегося при сгорании газа, недостаточно для устойчивого протекания реакции и газовоздушную смесь подогревают извне. Коэффициент расхода воздуха а при этом равен 0,25—0,3. [c.24] Экзогазом называют продукты неполного сгорания углеводородных газов при коэффициенте расхода воздуха, равном 0,60—0,95. В этом случае тепла, выделяющегося при горении, достаточно для прохождения реакции и дополнительного подвода его извне не требуется. Экзогаз с высоким содержанием горючих (оксида углерода СО и водорода Нг) называют богатым, а с низким — бедным. Первый получают при коэффициенте расхода воздуха, близком к 0,6, второй —к 0,95. [c.24] В табл. 1.12 приведены основные виды контролируемых атмосфер, применяемых в электрических печах сопротивления [16, 17] для различных видов термической обработки. [c.24] Углеродным потенциалом углеродсодержащей атмосферы (условное обозначение—% С) при определенной температуре называют концентрацию углерода (в процентах по массе) в углеродистой (нелегированной) стали, находящейся в химическом равновесии с газом. Это понятие введено для определения и регулирования состава углеродсодержащих атмосфер. Значение потенциала как меры активности среды и вместе с тем концентрации углерода в стали использовано в методах его контроля. [c.25] Существуют прямые методы, основанные на непосредственном измерении степени науглероживания образцов из углеродистой стали, и косвенные —на теоретических расчетах [17]. [c.25] Из прямых методов наиболее точным и надежным является метод фольговой пробы [18], при котором в печь помещают образец фольги из углеродистой стали или армко-железа толщиной 0,1—0,03 мм, выдерживают его определенное время и по увеличению массы образца определяют содержание внедривщегося углерода. Точность анализа — 0.03%. [c.25] На практике получили распространение автоматические приборы косвенного определения углеродного потенциала, основанные на измерении температуры и оценке содержания одного или двух из следующих компонентов СО (в процентах), О2 (в процентах), Н2О по точке росы, отнощения парциальных давлений Рсо1Рсог [17]. [c.25] В опубликованных источниках отсутствуют достаточно точные данные о поведении высоколегированных сталей и сплавов в печных атмосферах, являющихся сложными многокомпонентными системами. [c.26] Вернуться к основной статье