Penerapan gas industri dalam perlakuan panas

Penerapan gas industri dalam perlakuan panas

Selama proses pemrosesan mekanis, bagian mekanis harus diberi perlakuan panas dengan menempatkannya di berbagai tungku pemanas untuk pemanasan. Setelah mencapai suhu yang telah ditentukan, disimpan hangat selama jangka waktu tertentu, kemudian dikeluarkan dari tungku, dan kemudian didinginkan untuk menyelesaikan proses perlakuan panas. Dalam industri pembuatan mesin, sebagian besar suku cadang yang diproses adalah material baja. Ketika bagian baja dipanaskan dalam tungku, permukaannya akan teroksidasi pada suhu 500 °C, yaitu terjadi dekarburisasi. Jika blanko diproses, nantinya akan ada tunjangan pemesinan untuk memastikan bahwa lapisan oksidasi dan dekarburisasi dihilangkan. Jika ini adalah proses perlakuan panas akhir, hanya sedikit pekerjaan penggilingan yang tersisa pada bagian tersebut. Jika lapisan dekarburisasi oksidatif sangat dalam dan tidak dapat dihilangkan dengan pemrosesan akhir, kinerja komponen setelah perlakuan panas akan sangat berkurang.

Fenomena dekarburisasi bagian baja selama pemanasan disebabkan oleh adanya oksigen dalam media pemanas. Selama oksigen diisolasi dari pemanasan, fenomena dekarburisasi oksidatif dapat dihindari. Hal ini tidak memerlukan pemanasan dalam tungku udara, biasanya dalam tungku penangas garam. Untuk menggunakan penangas garam untuk mengisolasi oksigen, penangas garam harus dideoksidasi. Residu garam dan uap hasil olahan juga mencemari lingkungan. Tungku vakum juga digunakan untuk pemrosesan, tetapi teknologi penyegelan memerlukan persyaratan tinggi dan tungku tidak dapat dibuat terlalu besar, sehingga membatasi penerapannya.

Tungku berpelindung gas banyak digunakan dalam industri. Selama proses perlakuan panas, berbagai gas digunakan, termasuk proteksi argon, proteksi berbasis nitrogen, dan sejumlah besar atmosfer pelindung berbasis nitrogen.

Perlindungan berbasis nitrogen dapat mencegah dekarburisasi oksidatif pada bagian baja dan sangat meningkatkan kualitas permukaan bagian yang diberi perlakuan panas, terutama saat menangani beberapa perkakas dan cetakan dengan bentuk yang rumit. Setelah dipadamkan, rongga tidak lagi diproses. Jika terjadi dekarburisasi oksidatif, kekerasan lapisan permukaan akan sangat berkurang, yaitu ketahanan aus dan masa pakainya akan berkurang. Dengan menggunakan pemanasan netral dalam atmosfir pelindung berbasis nitrogen, fenomena dekarburisasi oksidatif tidak akan lagi terjadi pada permukaan kerja, sehingga meningkatkan kualitas perlakuan panas pada permukaan benda kerja dan memperpanjang masa pakai benda kerja.

Dalam peralatan perlakuan panas, untuk menggunakan gas yang berbeda sebagai perlindungan, terdapat tungku serba guna atau tungku terfluidisasi, yang dapat menggunakan nitrogen dan berbagai pembawa dalam proporsi berbeda untuk melakukan nitridasi, nitrokarburasi (nitridasi lunak), karburasi, dan panas kimia lainnya. perawatan.

Ini memberikan perlindungan untuk proses perlakuan pemanasan berdasarkan gas industri, dan dapat menyiapkan berbagai gas pembawa di atas untuk berbagai perlakuan panas kimia, yang tidak hanya memfasilitasi proses perlakuan panas bahan, namun juga sangat meningkatkan efisiensi perlakuan panas.

Atmosfer pelindung berbasis nitrogen menggunakan nitrogen murni (99,99%) atau nitrogen industri sebagai bahan baku gas, menambahkan hidrokarbon yang sesuai (seperti gas alam, propana, dll.), dan jika perlu, menambahkan gas tertentu yang ikut serta dalam reaksi, seperti seperti hidrogen, amonia, karbon dioksida, Udara, dll., untuk menghasilkan gas campuran dengan amonia sebagai komponen utamanya. Gas jenis ini tidak mengandung atau mengandung gas pereduksi tertentu dan dapat digunakan secara luas dalam berbagai proses pemanasan, seperti perlakuan panas terang, perlakuan panas kimia, pematrian, sintering metalurgi serbuk dan proses lainnya.

Nitrogen yang digunakan untuk perlakuan panas secara kasar dapat dibagi menjadi beberapa jenis berikut:

1. Oksigen murni umumnya mengacu pada gas pelindung yang mengandung lebih dari 99,99% nitrogen.

2. Gas pelindung netral amino mengacu pada gas pelindung yang tidak mengoksidasi, mendekarburasi, atau mengkarburasi baja. Gas pelindung semacam ini juga memiliki sifat pereduksi tertentu. Karena memiliki sifat pelindung untuk baja dengan kandungan karbon yang berbeda-beda, selama siklus pemanasannya sama, baja dengan kandungan karbon berbeda dapat diproses dalam tungku yang sama, dan dapat digunakan untuk quenching, annealing, tempering, dll pada suhu tinggi. , suhu sedang dan rendah. Proses perlakuan panas untuk mencapai efek cerah. Gas netral yang umum digunakan adalah sebagai berikut:

1. Nitrogen + hidrogen: Gas pelindung ini memiliki sifat pereduksi tertentu dan sifat dekarburisasi yang lemah. Kandungan hidrogen dalam gas umumnya dikontrol antara 0,5% dan 3%.

2. Nitrogen + karbon monoksida + hidrogen: Gas pelindung ini dapat digunakan untuk perlakuan panas non-oksidasi, non-dekarburisasi, dan non-karburisasi pada struktur baja, baja perkakas, dan baja bantalan, seperti kandungan karbon monoksida 0,5%~1 % dan hidrogen 1%~2% Annealing dan quenching baja perkakas dan cetakan, baja kecepatan tinggi, dan baja bantalan dilakukan dalam gas pelindung. Dalam atmosfer berbasis nitrogen dengan kandungan karbon monoksida + hidrogen 2%, baja berkecepatan tinggi dengan kandungan karbon 1% dipanaskan hingga 1200°C, dan pada dasarnya tidak ada dekarburisasi setelah 40 menit. Pembuatan pelindung ini dapat diperoleh dengan memurnikan nitrogen industri dengan metanol.

3. Atmosfer potensial karbon berbasis nitrogen: Ini adalah atmosfer berbasis nitrogen dengan kandungan bahan aktif yang tinggi. Biasanya, sejumlah aditif yang sesuai (hidrokarbon atau turunan hidrokarbon yang mengandung oksigen) dapat ditambahkan ke nitrogen untuk mendapatkan atmosfer potensial karbon untuk pengolahan karburasi.

4. Gas pelindung nitrogen-metanol: Ini adalah atmosfer berbasis nitrogen yang saat ini banyak digunakan di luar negeri. Kontrol rasio nitrogen terhadap metanol sehingga karbon monoksida: hidrogen: nitrogen = 1:2:2 di atmosfer.

Keuntungan menggunakan perlakuan panas atmosfer berbasis nitrogen: Pertama, menghemat energi. Dibandingkan dengan atmosfer endotermik, penggunaan atmosfer berbasis nitrogen dapat menghemat konsumsi bahan bakar sebesar 25% hingga 85%. Kedua, sumber gas melimpah. Penyiapan sumber nitrogen pada atmosfer berbasis nitrogen terutama berasal dari udara, dan sumber gas sangat melimpah. Ketiga, dapat meningkatkan kualitas produk. Atmosfer berbasis nitrogen mengandung lebih sedikit karbon monoksida dan hidrogen, sehingga sangat mengurangi penggetasan hidrogen dan oksidasi internal. Biasanya atmosfer endotermik merupakan gas pereduksi untuk baja karena kandungan karbon monoksida dan hidrogennya yang tinggi. Tapi karbon monoksida adalah zat pengoksidasi untuk unsur-unsur seperti kromium, mangan, strontium, molibdenum, dan titanium. Oleh karena itu, atmosfer endotermik merupakan atmosfer pemanasan yang terang untuk baja karbon, sedangkan oksida hitam terbentuk pada permukaan pemanas baja paduan. Misalnya baja tahan karat dan baja bantalan memiliki kandungan kromium yang tinggi. Karena kromium memiliki afinitas yang kuat dengan oksigen, kromium dioksidasi di atmosfer menjadi karbon monoksida dan karbon dioksida. Kandungan karbon monoksida di atmosfer endotermik mencapai sekitar 25%, sehingga hasil perlakuan panas untuk sebagian besar baja tahan karat, baja bantalan, dan baja kromium tinggi di atmosfer endotermik tidak ideal. Lapisan oksida akan terbentuk pada permukaan baja. Demikian pula kromium juga akan teroksidasi di atmosfer air. Oleh karena itu, untuk baja paduan kromium tinggi, penggunaan atmosfer endotermik tidak sesuai dari analisis teoritis. Penggunaan atmosfer berbasis nitrogen dapat mengurangi bilangan oksidasi elemen paduan dan meningkatkan kualitas perlakuan panas. Keempat, mempunyai daya adaptasi yang luas. Atmosfer berbasis nitrogen cocok untuk perlakuan panas berbagai jenis baja karbon, baja paduan dan baja tahan karat, serta logam non-besi seperti tembaga dan aluminium. Kelima, keamanannya baik. Nitrogen merupakan gas netral, tidak beracun, tidak mencemari lingkungan, tidak menimbulkan bahaya ledakan, serta mudah diangkut, dikelola, dan digunakan.

Mengenai penerapan gas industri dalam perlakuan panas, perlakuan panas atmosfer berbasis nitrogen yang komprehensif memiliki keuntungan yang jelas. Oleh karena itu, perusahaan dan proyek utama di Tiongkok telah mengadopsi perangkat sumber gas canggih dari luar negeri dan atmosfer berbasis nitrogen untuk berbagai perlakuan panas.