在受控炉气氛中，氧气被故意用作反应剂，以实现特定的表面改性。其主要功能是在金属表面形成受控的氧化层，以及与钢中的碳发生反应，在称为脱碳的过程中降低其表面浓度。
关键要点是，氧气通常被视为需要消除的污染物，但在热处理中它可以是一种精确的工具。当其浓度和反应性得到仔细管理时，它的作用就从不受欢迎的腐蚀剂转变为用于工程特定表面性能的计算成分。
故意氧化的目的
在炉气氛中引入受控量的氧气是一种表面工程。目标不是产生破坏性的锈蚀或氧化皮，而是促使工件表面发生特定的、有益的化学反应。
形成特定的氧化层
氧气最直接的功能是与金属反应形成金属氧化物。虽然不受控制的氧化是有害的，但一层薄而均匀且坚韧的氧化层可能是非常理想的。
这些受控层可用作装饰性涂层（如枪械上的发蓝）、改善油漆或涂层的附着力，或提供特定类型的耐腐蚀性。
氧势原理
该过程受氧势控制——炉气氛向工件提供或吸收氧原子的倾向。
通过精确控制温度和氧分压（通常通过将其作为分解氨气或吸热气体等混合气体的组成部分引入），工程师可以确定形成的氧化层的确切类型和厚度。
脱碳：故意去除碳
在钢的热处理中，氧气可用于故意去除工件表面的碳。这是纠正或准备组件的关键过程。
脱碳反应
当引入热炉时，氧气会与溶解在钢的奥氏体相中的碳 (C) 发生反应。该反应生成一氧化碳 (CO) 或二氧化碳 (CO2)，然后被炉气氛带走。
结果是钢的表面碳含量低于其心部。
为什么要去除表面碳？
此过程用于修复意外深度渗碳的工件。它也可以作为其他表面处理的准备步骤，或者用于在保持坚硬、高碳心部的同时，制造更软的表面层以提高韧性或延展性。
理解权衡
将氧气用作反应剂是一个高精度过程，如果管理不当，存在重大风险。有益反应和破坏性反应之间的界限非常微妙。
氧化皮的风险
主要危险是不受控制的氧化或氧化皮。如果氧势过高或温度不正确，会形成一层厚而易碎且不粘附的氧化层（氧化皮）。
这种氧化皮具有破坏性，会破坏表面光洁度，并可能导致尺寸精度损失。
精确控制的必要性
成功使用氧气需要复杂的 atmosfé控制系统。这包括用于监测气体成分的传感器（如氧探头）和用于维持所需反应所需的精确气体混合物的自动流量控制。
如果没有这种程度的控制，试图将氧气用作反应剂更有可能损坏工件而不是改善它。
如何将此应用于您的流程
您的气氛策略完全取决于您对材料表面的预期结果。
- 如果您的主要重点是形成特定的氧化层（例如，发蓝）：您将需要一种氧势低但经过精确控制的气氛。
- 如果您的主要重点是去除多余的表面碳：您将使用计算量的氧化剂来实现受控脱碳，而不会引起破坏性氧化皮。
- 如果您的主要重点是防止任何表面变化（例如，光亮淬火）：您的目标则相反——使用还原性或惰性气氛来消除氧气并保护工件的表面化学性质。
最终，掌握炉气氛意味着将包括氧气在内的每个组件视为实现预期工程结果的可控变量。
摘要表：
| 功能 | 目的 | 关键考虑因素 |
|---|---|---|
| 形成氧化层 | 形成装饰性、保护性或粘附性表面（例如，发蓝）。 | 需要精确控制氧势，以避免破坏性氧化皮。 |
| 脱碳 | 去除钢的表面碳，以纠正渗碳或为处理做准备。 | 必须小心管理，以在不损坏工件的情况下减少碳。 |
| 一般原则 | 氧气从污染物转变为用于表面改性的精确工具。 | 成功完全取决于复杂的 atmosfé控制系统。 |
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