工件的加熱是在一定的介質(zhì)中進(jìn)行的。常見(jiàn)的加熱介質(zhì)有空氣、燃料氣體、鹽浴和保護(hù)氣氛。
(1)空氣。在普通箱式爐或井式爐中加熱時(shí)，其加熱介質(zhì)就是空氣。空氣作為加熱介質(zhì)，其缺點(diǎn)就是其中的氧氣、二氧化碳和水蒸氣容易使工件氧化和脫碳。
氧化是指鋼表面的鐵原子或合金原子與加熱介質(zhì)中的氧化性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氧化物的過(guò)程。氧化鐵（俗稱氧化皮）的生成，在加熱時(shí)會(huì)使工件表面燒損，影響表面粗糙度；在淬火時(shí)影響淬火冷卻的均勻性，造成硬度不均或硬度不足。
脫碳是指鋼件表面的碳與加熱介質(zhì)中的氧、二氧化碳、水蒸氣及氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使表面的碳含量減少的現(xiàn)象。脫碳使工件表面的碳含量降低，導(dǎo)致淬火硬度不足，不但降低其耐磨性，而且在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，使疲勞強(qiáng)度下降。
氧化脫碳嚴(yán)重地影響著熱處理的質(zhì)量，在加熱過(guò)程中應(yīng)引起重視，予以防止。
以空氣為加熱介質(zhì)時(shí)，防止氧化和脫碳的常用方法有以下幾種：
1)噴撒法。爐溫到達(dá)工作溫度后，將工件裝入爐中，即向爐內(nèi)噴射或潑灑QW-F1鋼材加熱保護(hù)劑，也可將工件浸入加熱保護(hù)劑后再入爐。
2)裝箱法。將工件裝入鐵箱中，再以鑄鐵屑、木炭或焦炭填充，加蓋密封，然后放入爐中加熱。
3)浸沾法。將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的硼砂與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為94%的酒精混合后，形成硼砂酒精涂料。將工件浸沾其中后，再裝入爐中，可防止氧化。
4)涂料法。用防氧化涂料涂覆于工件表面，使其與爐氣隔絕，起到防止氧化和脫碳的作用。常用防氧化涂料主要由硅酸鹽（如硅酸鉀等）和一定比例的金屬氧化物（如氧化鉻、氧化鋁、氧化硅、氧化鋁等）組成，混合后再輔以粘合劑（如水玻璃、樹(shù)脂、硅溶膠等），再加入稀釋劑（如水、丙酮等），最后調(diào)成糊狀，采用噴涂、涂刷或浸沾等方法使其粘附于工件表面，起到與氧化性氣，氛隔離的作用。亦可購(gòu)買配好的成品，如中溫防氧化涂料、高溫防氧化涂料、110抗氧化涂料、202抗氧化涂料等。
(2)燃料氣體。加熱時(shí)煤氣、煤或油在火焰爐中燃燒所產(chǎn)生的氣體稱為燃料氣體。其主要成分是二氧化碳、一氧化碳和氫等氣體以及空氣中的氮和氧。其中的氫可以使工件脫碳，二氧化碳及氧既可使工件氧化，也可使工件脫碳。
爐氣中氧的體積分?jǐn)?shù)一般控制在2%~4%之間。估計(jì)的方法是：將一塊邊長(zhǎng)約20mm的方木塊放入爐中，關(guān)好爐門，從爐門上的觀察孔觀察木塊的燃燒情況。如果木塊沒(méi)有明火，僅僅是冒煙后炭化，則爐氣中氧的體積分?jǐn)?shù)小于1.5%；若木塊冒煙且有一閃一閃的藍(lán)色火焰，則氧的體積分?jǐn)?shù)為2.5%~4%；若木塊燃燒并呈穩(wěn)定的黃色火焰，且剩下的炭塊一直在閃火，則氧的體積分?jǐn)?shù)在5%或稍高一點(diǎn)。當(dāng)爐氣的氧含量較高時(shí)，可以適當(dāng)減小送風(fēng)量，以降低爐氣的氧化性，減少工件的氧化和脫碳。
(3)保護(hù)氣氛。在熱處理加熱過(guò)程中，能保護(hù)工件，使其免于氧化和脫碳的爐氣，稱為保護(hù)氣氛。工件在保護(hù)氣氛中加熱，可以獲得無(wú)氧化、不脫碳的光亮表面，其外觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量都有很大提高。常用的保護(hù)氣氛有以下幾種：
1)可控氣氛。可控氣氛是指爐氣的成分可以控制。通過(guò)調(diào)節(jié)爐氣中的某種氣體的比例，既可以使?fàn)t氣實(shí)現(xiàn)無(wú)氧化加熱，也可以進(jìn)行滲碳或碳氮共滲等。
① 放熱式可控氣氛。用液化石油氣(主要成分為丙烷C3H8及丁烷C4H10)、天然氣（主要為甲烷CH4）或城市煤氣等原料氣與空氣按一定比例混合后，通過(guò)自身燃燒而獲得．由于燃燒時(shí)放出大量熱量，故稱放熱式可控氣氛。由于放熱式氣氛中CO2和H2O較多，故不能防止脫碳，多用于中、低碳鋼的無(wú)氧化加熱或允許少量脫碳的無(wú)氧化加熱。
②吸熱式氣氛。將原料氣（液化石油氣、城市煤氣或天然氣）與空氣按一定比例混合后，由外界對(duì)其進(jìn)行加熱而制成，由于反應(yīng)過(guò)程需要吸收熱量，故稱吸熱式氣氛。吸熱式氣氛中的CO和H2較多，而CO2和H2O則很少，所以可以有效防止工件氧化和脫碳。為了使鋼在加熱過(guò)程中既不脫碳又不增碳，就要準(zhǔn)確地控制爐氣成分，使碳原子在爐氣與鋼之間的交換達(dá)到平衡。此時(shí)，鋼的碳含量即為爐氣的碳勢(shì)。通常，爐氣的碳勢(shì)可通過(guò)控制爐氣中CO2或H2O的體積分?jǐn)?shù)來(lái)控制，這是因?yàn)镠2O、CO2的體積分?jǐn)?shù)與CO、H2等氣體的體積分?jǐn)?shù)有一定的平衡關(guān)系。爐氣中H2O的含量可通過(guò)露點(diǎn)的檢測(cè)。所謂露點(diǎn)即為爐氣中水蒸氣開(kāi)始凝結(jié)為水的溫度。爐氣中H2O越多，則露點(diǎn)越高；反之，則露點(diǎn)越低。露點(diǎn)可用露點(diǎn)儀來(lái)測(cè)量。CO2的含量可通過(guò)紅外線CO2分析儀檢測(cè)，并用電子裝置進(jìn)行控制。此外，吸熱式氣氛還能用于滲碳或碳氮共滲等。
③滴注式可控氣氛。將煤油、苯、甲醇等碳?xì)浠衔镏苯拥稳敫邷貭t膛內(nèi)，使其在高溫下裂解，所形成的爐氣中含有CO、H2和CH4等還原性氣體，可以保護(hù)工件不氧化脫碳。在高溫下裂解后會(huì)產(chǎn)生大量活性碳原子，作為滲碳劑，以調(diào)節(jié)爐氣的碳勢(shì)。稀釋劑和滲碳劑的滴入量，應(yīng)根據(jù)工件的材料、滲碳的不同階段、爐膛大小和裝爐量等因素確定。
2)氨分解氣。氨在高溫下分解為氮和氫，可以代替價(jià)格較貴的氫氣作為保護(hù)氣氛，使鋼在加熱時(shí)不氧化脫碳，主要用于含鉻較高的合金鋼的光亮淬火和退火等。但氨分解氣中的氫氣易燃、易爆，使用中不得與空氣混合。
(4)鹽浴。將無(wú)機(jī)鹽在高溫下熔為液體，用于加熱工件，即為鹽浴。用鹽浴加熱時(shí)，由于工件與空氣隔絕，可以有效地防止工件氧化和脫碳。此外，鹽浴加熱還有加熱速度快、加熱均勻、變形小、可局部加熱等特點(diǎn)。鹽浴加熱主要用于工件的淬火加熱或預(yù)熱。
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