吸热气氛是一种专门的保护性气体环境，在需要吸收热量来引发和维持其化学形成的工业热处理中使用。它是通过将空气和碳氢化合物气体（如丙烷或甲醇）的稀薄混合物引入装有催化剂的外部加热室来产生的。
由此产生的气体混合物创造了一个“还原性”环境，通常由40% 氢气 (H2)、40% 氮气 (N2) 和 20% 一氧化碳 (CO) 组成。这种特定的成分可以保护金属表面免受氧化，并允许在加工过程中精确控制碳含量。
核心要点 与会自行产生热量的气氛（放热气氛）不同，吸热气氛依赖外部能量来驱动空气和气体的反应。这创造了一个高度受控、反应性强的环境，对于在不引起表面损坏或氧化皮的情况下对钢件进行光亮淬火、烧结和恢复碳至关重要。
机理和成分
如何产生
吸热气氛在高温室中产生，通常称为炉膛或发生器。
空气和碳氢燃料（如天然气或丙烷）的混合物以低空气-气体比送入室中。由于空气供应不足以完全燃烧，因此该混合物需要外部热量才能反应。
催化剂的作用
在加热的室内，气体混合物经过活性催化剂，通常是镍。
该催化剂促进了气体混合物的“裂解”。反应将碳氢化合物和空气分解成其组成元素，形成保护性气氛。
化学成分
具体产物取决于使用的原料气，但标准成分大致为：
- 40% 氢气 (H2)： 一种强还原剂，可防止氧化。
- 20% 一氧化碳 (CO)： 作为金属的碳源。
- 40% 氮气 (N2)： 一种惰性填充气体。
- 少量二氧化碳 (CO2) 和水蒸气。
主要应用
碳恢复
吸热气氛最有价值的用途之一是恢复钢件的碳含量。
如果在之前的加工过程中金属表面已经脱碳（失去碳），这种气氛可以补充碳含量，确保零件达到所需的硬度和耐用性。
光亮淬火和退火
该气氛广泛用于钢的光亮淬火和有色金属的退火。
由于气体混合物可以还原表面氧化物，因此零件从炉中取出时会呈现光亮、干净的表面，无需进行后处理清洁或酸洗。
烧结和钎焊
高含量的氢气有助于烧结（粉末金属粘合）和钎焊。
气体的还原性可以在微观层面清洁金属表面，从而在钎焊操作中实现更强的结合和更好的填充金属流动。
理解权衡
材料限制（铬）
标准吸热气氛与高铬钢和不锈钢的相互作用不佳。
气体中的一氧化碳 (CO) 倾向于氧化铬元素。对于这些材料，必须精炼气氛以去除 CO，或者完全使用另一种气氛。
安全和爆炸风险
安全是关键考虑因素。气体混合物在低于 700°C 的温度下与空气混合时是爆炸性的。
操作员必须严格遵守安全规程，确保气体仅在温度足够高以防止危险积聚时才引入炉中。
维护和烟尘
发生器容易积聚炭黑（烟尘）。
需要定期维护以防止烟尘积聚，这会降低催化剂的效率并改变气体成分，导致热处理结果不一致。
为您的目标做出正确选择
在选择吸热气氛之前，请验证它是否符合您的特定材料和安全要求。
- 如果您的主要关注点是碳控制： 由于其可控的碳势，这是渗碳或恢复低合金钢碳含量的理想选择。
- 如果您的主要关注点是不锈钢： 避免使用标准吸热气体；除非经过大量精炼，否则 CO 含量会氧化铬表面。
- 如果您的主要关注点是清洁度： 将其用于标准钢和铜钎焊的“光亮”效果，因为它能有效还原表面氧化物。
总而言之，只要您能管理安全风险和材料不兼容性，吸热气氛就是精密碳控制的行业标准。
总结表：
| 特性 | 吸热气氛详情 |
|---|---|
| 成分 | 40% H2, 40% N2, 20% CO |
| 能量需求 | 需要外部热量（吸热） |
| 主要功能 | 还原性环境和碳控制 |
| 关键应用 | 光亮淬火、烧结、碳恢复 |
| 主要优点 | 防止氧化；恢复表面碳 |
| 安全风险 | 低于 700°C 时具有爆炸性；需要严格的规程 |
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