预制氮基气氛主要根据其特定的化学成分分为两种截然不同的类型：贫气气氛和富气气氛。贫气混合物主要由氮气（约 97%）组成，可作为一般的保护屏障，而富气混合物则含有更高浓度的活性气体，如一氧化碳 (CO) 和氢气 (H2)，以促进化学过程。
选择“贫气”还是“富气”气氛不仅仅是气体百分比的问题；这是被动保护和主动化学处理之间的战略决策。您的选择决定了环境是仅仅屏蔽金属，还是积极协助烧结等过程。
两种主要成分类型
要选择正确的气氛，您必须了解主要行业标准定义的化学成分和预期用途的区别。
贫气氮基气氛
这些气氛的特点是氮含量非常高，使其基本呈惰性。
典型成分为97.1% 氮气 (N2)，痕量活性气体：1.7% 一氧化碳 (CO) 和 1.2% 氢气 (H2)。
由于其稳定性和较低的反应性，这些是大规模、半连续和连续退火处理的标准。
富气氮基气氛
这些气氛的配方旨在具有化学活性。
它们含有较低百分比的氮气（75.3% N2）和高得多的活性剂浓度：11% CO、13.2% H2 和 0.5% 甲烷 (CH4)。
由于这种较高的还原潜力，富气气氛对于需要化学变化的工艺至关重要，例如铁粉烧结。
按工业功能分类
除了特定的“贫气”和“富气”配方外，工程师通常按它们对金属的实际作用来对这些气氛进行分类。
保护气氛
这里的目标是中性。这些气氛旨在防止在加热过程中发生表面损伤，如氧化或脱碳。
它们最常用于黑色金属的退火，作为屏障而不是化学剂。
活性气氛
这些利用高浓度的活性气体（如上面提到的“富气”混合物）。
它们经过设计，可以主动还原金属氧化物或促进碳向黑色金属的转移。
控碳气氛
这些是活性气氛的高度专业化变体。
它们经过精确平衡，可以与钢反应，根据所需的硬度添加碳（渗碳）或从材料表面去除碳（脱碳）。
理解权衡
选择氮基气氛涉及在工艺要求与复杂性和安全性之间进行权衡。
反应性与稳定性
贫气气氛提供高稳定性和安全性，但缺乏还原重度氧化或有效烧结粉末的化学“能力”。
富气气氛为烧结提供必要的化学活性，但由于高 CO 和 H2 浓度的可变性，需要更严格的工艺控制。
应用特异性
采用“一刀切”的方法通常会失败。
例如，淬火工艺通常需要 97% N2、1% H2、1% CO 和 1% CH4 的混合物。
相反，脱碳工艺需要成分发生巨大变化，通常使用 40% N2、40% H2 和 20% CO 来实现必要的化学反应。
为您的目标做出正确选择
选择正确的气氛需要将气体成分与您的特定冶金目标相匹配。
- 如果您的主要重点是大规模退火：使用贫气气氛（97.1% N2）提供稳定、经济高效的保护屏障，防止氧化。
- 如果您的主要重点是烧结：实施富气气氛（约 11% CO / 13% H2）以确保必要的氧化物还原和适当的颗粒结合。
- 如果您的主要重点是渗碳：转向使用氢含量较高的专用活性混合物（例如 90% N2 / 10% H2）以促进碳转移。
成功在于将氮气混合物的反应潜力与热处理循环的精确化学需求相匹配。
摘要表：
| 气氛类型 | N2 % | CO % | H2 % | 主要应用 |
|---|---|---|---|---|
| 贫气 | 97.1% | 1.7% | 1.2% | 连续退火、保护屏蔽 |
| 富气 | 75.3% | 11.0% | 13.2% | 铁粉烧结、活性还原 |
| 淬火 | 97.0% | 1.0% | 1.0% | 淬火（含 1% CH4） |
| 脱碳 | 40.0% | 20.0% | 40.0% | 碳还原工艺 |
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