Application des gaz industriels au traitement thermique

Application des gaz industriels au traitement thermique

Au cours du processus de traitement mécanique, les pièces mécaniques doivent être traitées thermiquement en les plaçant dans divers fours de chauffage pour être chauffées. Après avoir atteint une température prédéterminée, ils sont maintenus au chaud pendant un certain temps, puis sortis du four, puis refroidis pour terminer un processus de traitement thermique. Dans l’industrie de fabrication de machines, la plupart des pièces traitées sont des matériaux en acier. Lorsque des pièces en acier sont chauffées dans un four, la surface est oxydée à 500°C, c'est-à-dire qu'une décarburation se produit. Si l'ébauche est traitée, il y aura une surépaisseur d'usinage ultérieurement pour garantir que la couche d'oxydation et de décarburation soit éliminée. S'il s'agit du processus de traitement thermique final, il ne reste qu'une petite quantité de travail de meulage sur la pièce. Si la couche de décarburation oxydative est profonde et ne peut pas être éliminée par le traitement final, les performances des pièces après traitement thermique seront considérablement réduites.

Le phénomène de décarburation des pièces en acier lors du chauffage est dû à la présence d'oxygène dans le fluide caloporteur. Tant que l'oxygène est isolé du chauffage, le phénomène de décarburation oxydative peut être évité. Cela nécessite de ne pas chauffer dans un four à air, généralement dans un four à bain de sel. Pour utiliser un bain de sel pour isoler l’oxygène, le bain de sel doit être désoxydé. Les résidus de sel transformés et la vapeur polluent également l’environnement. Les fours sous vide sont également utilisés pour le traitement, mais la technologie de scellage nécessite des exigences élevées et le four ne peut pas être trop grand, ce qui limite son application.

Les fours protégés par le gaz sont largement utilisés dans l'industrie. Au cours du processus de traitement thermique, divers gaz sont utilisés, notamment une protection à l'argon, une protection à base d'azote et un grand nombre d'atmosphères protectrices à base d'azote.

La protection à base d'azote peut empêcher la décarburation oxydative des pièces en acier et améliorer considérablement la qualité de surface des pièces traitées thermiquement, en particulier lorsqu'il s'agit de certains outils et moules aux formes complexes. Une fois trempées, la cavité ne sera plus traitée. S'il y a décarburation oxydative, cela réduira considérablement la dureté de la couche superficielle, c'est-à-dire réduira sa résistance à l'usure et sa durée de vie. En utilisant un chauffage neutre dans une atmosphère protectrice à base d'azote, tout phénomène de décarburation oxydative ne se produira plus sur la surface de travail, ce qui améliore la qualité du traitement thermique de la surface de la pièce et prolonge la durée de vie de la pièce.

Dans les équipements de traitement thermique, afin d'utiliser différents gaz pour la protection, il existe un four polyvalent ou un four fluidisé, qui peut utiliser de l'azote et divers supports dans différentes proportions pour effectuer la nitruration, la nitrocarburation (nitruration douce), la carburation et d'autres chaleurs chimiques. traitements.

Il assure la protection du processus de traitement thermique à base de gaz industriels et peut préparer divers gaz vecteurs pour divers traitements thermiques chimiques, ce qui facilite non seulement le processus de traitement thermique des matériaux, mais améliore également considérablement l'efficacité du traitement thermique.

L'atmosphère protectrice à base d'azote utilise de l'azote pur (99,99 %) ou de l'azote industriel comme matière première gazeuse, en ajoutant des hydrocarbures appropriés (tels que le gaz naturel, le propane, etc.) et si nécessaire, en ajoutant certains gaz participant à la réaction, tels que comme l'hydrogène, l'ammoniac, le dioxyde de carbone, l'air, etc., pour produire un gaz mélangé avec l'ammoniac comme composant principal. Ce type de gaz ne contient pas ou contient certains gaz réducteurs et peut être largement utilisé dans divers processus de chauffage, tels que le traitement thermique brillant, le traitement thermique chimique, le brasage, le frittage par métallurgie des poudres et d'autres processus.

L’azote utilisé pour le traitement thermique peut être grossièrement divisé dans les types suivants :

1. L'oxygène pur fait généralement référence à un gaz protecteur contenant plus de 99,99 % d'azote.

2. Le gaz protecteur aminé neutre fait référence à un gaz protecteur qui n'oxyde pas, ne décarbure pas et ne carbure pas l'acier. Ce type de gaz protecteur possède également certaines propriétés réductrices. Parce qu'il possède des propriétés protectrices pour les aciers à différentes teneurs en carbone, tant que le cycle de chauffage est le même, les aciers avec différentes teneurs en carbone peuvent être traités dans le même four et peuvent être utilisés pour la trempe, le recuit, le revenu, etc. , températures moyennes et basses. Processus de traitement thermique pour obtenir un effet brillant. Les gaz neutres couramment utilisés sont les suivants :

1. Azote + hydrogène : Ce gaz protecteur possède certaines propriétés réductrices et de faibles propriétés de décarburation. La teneur en hydrogène du gaz est généralement contrôlée entre 0,5% et 3%.

2. Azote + monoxyde de carbone + hydrogène : ce gaz protecteur peut être utilisé pour le traitement thermique sans oxydation, sans décarburation et sans carburation des structures en acier, des aciers à outils et des aciers à roulements, tels que la teneur en monoxyde de carbone 0,5 % ~ 1. % et hydrogène 1 % ~ 2 % Le recuit et la trempe de l'acier à outils et à matrices, de l'acier rapide et de l'acier à roulements sont effectués sous gaz protecteur. Dans une atmosphère à base d'azote avec une teneur en monoxyde de carbone + hydrogène de 2 %, l'acier rapide avec une teneur en carbone de 1 % est chauffé à 1 200 °C, et il n'y a pratiquement aucune décarburation après 40 minutes. La préparation de ce protecteur peut être obtenue en purifiant l'azote industriel avec du méthanol.

3. Atmosphère potentielle de carbone à base d'azote : Il s'agit d'une atmosphère à base d'azote avec une teneur élevée en principes actifs. Habituellement, une quantité appropriée d'additifs (hydrocarbures ou dérivés d'hydrocarbures contenant de l'oxygène) peut être ajoutée à l'azote pour obtenir une atmosphère de potentiel carboné pour le traitement de carburation.

4. Gaz protecteur azote-méthanol : Il s’agit d’une atmosphère à base d’azote actuellement largement utilisée à l’étranger. Contrôlez le rapport azote/méthanol de sorte que monoxyde de carbone : hydrogène : azote = 1:2:2 dans l’atmosphère.

Les avantages du traitement thermique sous atmosphère à base d’azote : Premièrement, cela permet d’économiser de l’énergie. Par rapport aux atmosphères endothermiques, l'utilisation d'une atmosphère à base d'azote peut réduire la consommation de carburant de 25 à 85 %. Deuxièmement, la source de gaz est abondante. La préparation de la source d'azote dans une atmosphère à base d'azote provient principalement de l'air et la source de gaz est très abondante. Troisièmement, cela peut améliorer la qualité des produits. L'atmosphère à base d'azote contient moins de monoxyde de carbone et d'hydrogène, ce qui réduit considérablement la fragilisation par l'hydrogène et l'oxydation interne. Habituellement, l’atmosphère endothermique est un gaz réducteur pour l’acier en raison de sa teneur élevée en monoxyde de carbone et en hydrogène. Mais le monoxyde de carbone est un agent oxydant pour des éléments tels que le chrome, le manganèse, le strontium, le molybdène et le titane. Par conséquent, l’atmosphère endothermique est une atmosphère de chauffage brillante pour l’acier au carbone, tandis qu’un oxyde noir se forme sur la surface chauffante de l’acier allié. Par exemple, l’acier inoxydable et l’acier à roulements ont une teneur élevée en chrome. Étant donné que le chrome a une forte affinité avec l'oxygène, le chrome est oxydé dans l'atmosphère de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone. La teneur en monoxyde de carbone dans l'atmosphère endothermique atteint environ 25 %, de sorte que les résultats du traitement thermique de la plupart des aciers inoxydables, des aciers à roulements et des aciers à haute teneur en chrome dans l'atmosphère endothermique ne sont pas idéaux. Une couche d'oxyde se formera à la surface de l'acier. De même, le chrome s’oxyde également dans l’atmosphère aqueuse. Par conséquent, pour l’acier allié à haute teneur en chrome, l’utilisation d’une atmosphère endothermique ne convient pas d’après l’analyse théorique. L'utilisation d'une atmosphère à base d'azote peut réduire le degré d'oxydation des éléments d'alliage et améliorer la qualité du traitement thermique. Quatrièmement, il présente une grande adaptabilité. L'atmosphère à base d'azote convient au traitement thermique de divers types d'acier au carbone, d'acier allié et d'acier inoxydable, ainsi que de métaux non ferreux tels que le cuivre et l'aluminium. Cinquièmement, il offre une bonne sécurité. L'azote est un gaz neutre, non toxique, ne pollue pas l'environnement, ne présente aucun risque d'explosion et est facile à transporter, à gérer et à utiliser.

Concernant l'application de gaz industriels dans le traitement thermique, un traitement thermique complet en atmosphère à base d'azote présente des avantages évidents. Par conséquent, des entreprises et des projets clés en Chine ont adopté des dispositifs étrangers avancés de source de gaz et des atmosphères à base d'azote pour divers traitements thermiques.