在機(jī)械加工過(guò)程中，機(jī)械零件在進(jìn)行熱處理時(shí)，必須放入各種加熱爐中進(jìn)行加熱。達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后，保持一段時(shí)間，然后出爐冷卻，完成熱處理過(guò)程。在機(jī)械制造業(yè)中，大多數(shù)經(jīng)過(guò)處理的零件是由鋼鐵制成的。鋼鐵零件在爐內(nèi)加熱時(shí)，表面在500℃氧化，即發(fā)生脫碳。如果對(duì)毛坯進(jìn)行處理，之后會(huì)有加工余量，可以保證氧化脫碳層的去除。如果是最后的熱處理工序，零件只剩下少量的磨削加工。如果氧化脫碳層較深，在最終加工中無(wú)法去除，熱處理后零件的性能將大大降低。
鋼鐵零件在加熱過(guò)程中的脫碳現(xiàn)象是由于加熱介質(zhì)中存在氧氣。只要隔絕氧氣加熱，就可以避免氧化脫碳現(xiàn)象，這需要在鹽浴爐中加熱，而不是在空氣爐中加熱。鹽浴隔絕了氧氣，必須將其還原。處理后的鹽渣和蒸汽也污染了環(huán)境。也可以用真空爐處理，但由于密封技術(shù)要求高，爐子不能做得太大，應(yīng)用受到限制。
氣體保護(hù)爐廣泛應(yīng)用于工業(yè)。在熱處理過(guò)程中，使用了各種氣體，有氬氣保護(hù)的，有氮?dú)獗Ｗo(hù)的，也有氮?dú)獗Ｗo(hù)的。
有了氮基保護(hù)，鋼鐵零件不會(huì)氧化脫碳，熱處理后的零件表面質(zhì)量可以大大提高。特別是一些形狀復(fù)雜的模具。淬火后，型腔不再加工。如果有氧化脫碳，表層硬度會(huì)大大降低，即耐磨性和使用壽命會(huì)降低。但在氮基保護(hù)氣氛中進(jìn)行中性加熱，不會(huì)在工作表面產(chǎn)生任何氧化脫碳，從而提高工件的表面熱處理質(zhì)量，延長(zhǎng)工件的使用壽命。
在熱處理設(shè)備中，為了使用不同的氣體進(jìn)行保護(hù)，有一種多用爐或流態(tài)化爐，可以使用不同比例的氮?dú)夂透鞣N載體，可以進(jìn)行滲氮、氮碳共滲(軟氮化)、滲碳等各種化學(xué)熱處理。
工業(yè)氣體為熱處理過(guò)程提供保護(hù)，可以制備各種載氣進(jìn)行各種化學(xué)熱處理，不僅方便了材料的熱處理過(guò)程，而且大大提高了熱處理效率。
在氮基保護(hù)氣氛中，使用純氮?dú)?99.99%)或工業(yè)氮?dú)庾鳛樵蠚猓⑹褂眠m當(dāng)?shù)奶細(xì)浠衔?如天然氣、丙烷等。)和一些參與反應(yīng)的氣體，如氫氣、氨、二氧化碳、空氣等。以便制備以氨為主要成分的混合氣體。這種氣體不含或含有一定的還原性氣體，可廣泛用于各種加熱過(guò)程，如光亮熱處理、化學(xué)熱處理、釬焊和粉末冶金燒結(jié)。
用于熱處理的氮?dú)獯笾驴煞譃橐韵聨最?lèi):
一、純氧一般指含氮99.99%以上的保護(hù)氣體。
二、氨基中性保護(hù)氣體是指不氧化、不脫碳、不滲碳鋼的保護(hù)氣體。這種保護(hù)氣體也有一定的還原性。由于對(duì)各種含碳量的鋼材都有保護(hù)作用，只要加熱周期相同，不同含碳量的鋼材可以在同一爐內(nèi)進(jìn)行處理，可用于高、中、低溫淬火、退火、回火等各種熱處理工藝，達(dá)到光亮效果。常用的中性氣體如下:
1.氮?dú)?氫氣:保護(hù)氣體具有一定的還原性和弱脫碳性。氣體中的氫含量通常控制在0.5%至3%之間。
2.氮?dú)?一氧化碳+氫氣:這種保護(hù)氣體可用于鋼結(jié)構(gòu)、工具鋼和軸承鋼的非氧化、非脫碳和非滲碳熱處理，如工具鋼和模具鋼、高速鋼和軸承鋼在含0.5%~1%一氧化碳和1%~2%氫氣的保護(hù)氣體中的退火和淬火。在一氧化碳和氫氣含量高達(dá)2%的氮基氣氛中，將碳含量為1%的高速鋼加熱至1200℃，40分鐘后，基本沒(méi)有脫碳現(xiàn)象。保護(hù)器可以通過(guò)用甲醇凈化工業(yè)氮?dú)鈦?lái)制備。
3.氮基碳勢(shì)氣氛:這是一種活性成分含量較高的氮基氣氛。通常，可以向氮?dú)庵屑尤脒m量的添加劑(碳?xì)浠衔锘蛱細(xì)浠衔锏难趸苌?，以獲得用于滲碳處理的碳勢(shì)氣氛。
4.氮?dú)?甲醇保護(hù)氣體:這是目前國(guó)外廣泛使用的氮基氣氛。控制氮?dú)馀c甲醇的比例，使得大氣中的一氧化碳:氫氣:氮?dú)鉃?: 2: 2。
氮基氣氛熱處理的優(yōu)點(diǎn)是:第一，節(jié)能。與吸熱型氣氛相比，使用氮基氣氛可節(jié)約燃料消耗25%~85%。二是氣源豐富。氮基大氣中氮源的制備主要來(lái)自空氣，氣源非常豐富。第三，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。氮基氣氛含有較少的一氧化碳和氫氣，這大大減少了氫脆和內(nèi)部氧化。通常，吸熱氣氛是鋼的還原氣體，因?yàn)樗懈吆康囊谎趸己蜌錃狻５谎趸际倾t、錳、鍶、鉬、鈦等元素的氧化劑。因此，吸熱氣氛對(duì)碳鋼來(lái)說(shuō)是一種明亮的加熱氣氛，而合金鋼受熱表面會(huì)形成黑色氧化物。比如不銹鋼和軸承鋼中鉻的含量比較高。由于鉻和氧的親和力很強(qiáng)，鉻應(yīng)該在一氧化碳和二氧化碳的氣氛中被氧化。吸熱氣氛中的一氧化碳含量約為25%，因此大多數(shù)不銹鋼、軸承鋼和高鉻鋼在吸熱氣氛中的熱處理效果并不理想。鋼的表面會(huì)形成一層氧化層。同樣，鉻在水環(huán)境中也會(huì)被氧化。因此，在理論分析中，高鉻合金鋼不宜使用吸熱氣氛。使用氮基氣氛可以降低合金元素的氧化程度，提高熱處理質(zhì)量。四是適應(yīng)性廣。氮基氣氛適用于各種碳鋼、合金鋼、不銹鋼以及銅、鋁等有色金屬的熱處理。第五，安全。氮?dú)馐且环N中性氣體，無(wú)毒、無(wú)污染、不爆炸，便于運(yùn)輸、管理和使用。
綜合氮基氣氛熱處理優(yōu)勢(shì)明顯，因此國(guó)內(nèi)重點(diǎn)企業(yè)和項(xiàng)目采用了國(guó)外先進(jìn)的氣源裝置和氮基氣氛進(jìn)行各種熱處理。但面對(duì)龐大的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，只有大力推廣國(guó)產(chǎn)熱處理設(shè)備，才能提高我國(guó)非氧化加熱水平。
