什么是放热气氛？通过受控气氛优化热处理

放热气氛是一种通过燃料（例如天然气或丙烷）与有限空气供应的燃烧而产生的受控气氛。该过程会产生热量（放热反应）并产生气体混合物，主要是氮气 (N2)、二氧化碳 (CO2) 以及少量一氧化碳 (CO) 和氢气 (H2)。这种气氛通常用于热处理工艺，例如退火、硬化和钎焊，以防止金属氧化和脱碳。放热气氛的成分可以通过改变空气与燃料的比例来调整，使其适用于不同的工业应用。

要点解释：

放热气氛的定义和形成:
- 通过碳氢化合物燃料（例如天然气或丙烷）与有限量的空气的部分燃烧形成放热气氛。
- 该化学反应是放热的，这意味着它会释放热量，生成的气体混合物富含氮气 (N2) 和二氧化碳 (CO2)，以及微量的一氧化碳 (CO) 和氢气 (H2)。
放热气氛的组成:
- 放热气氛的主要成分是：
  - 氮气 (N2)：70–90%
  - 二氧化碳 (CO2)：5–15%
  - 一氧化碳 (CO)：1–5%
  - 氢气 (H2)：1–5%
- 确切的成分取决于燃烧过程中使用的空气与燃料的比率。较稀的混合物（更多的空气）会产生更多的二氧化碳和更少的二氧化碳，而较浓的混合物（更少的空气）会增加二氧化碳和氢气的浓度。
在热处理中的应用:
- 放热气氛广泛用于热处理工艺，以防止金属氧化和脱碳。
- 常见应用包括：
  - 退火：软化金属以提高机械加工性能。
  - 硬化：增加金属的硬度和强度。
  - 钎焊：使用填充材料连接金属。
- 受控气氛可确保表面清洁、无氧化物，这对于实现所需的材料性能至关重要。
放热气氛的优点:
- 成本效益高：该过程使用现成的燃料和空气，非常经济。
- 多功能：可以调整成分以适应不同的金属和工艺。
- 保护性：防止氧化和脱碳，确保高质量的结果。
- 安全：易燃气体（CO 和 H2）浓度低，降低了爆炸风险。
限制和注意事项:
- 碳控制：CO 和 CO2 的存在会影响金属的碳含量，这可能并不适合所有应用。
- 设备要求：需要发电机和控制系统来产生和维持大气。
- 环境影响：燃烧产生二氧化碳，导致温室气体排放。
与其他受控气氛的比较:
- 放热气氛通常与吸热气氛和氮基气氛进行比较。
  - 吸热气氛富含 CO 和 H2，使其更适合需要富碳的工艺。
  - 氮基气氛是惰性的，当防止氧化至关重要且没有碳相互作用时使用。
- 气氛的选择取决于热处理工艺的具体要求。

通过了解放热气氛的原理和应用，制造商可以优化其热处理工艺，以实现所需的材料性能，同时最大限度地降低成本和环境影响。

汇总表：

方面	细节
定义	由碳氢燃料在有限的空气供应下部分燃烧而形成。
主要部件	- 氮气 (N2)：70–90% - 二氧化碳 (CO2)：5–15% - 一氧化碳 (CO)：1–5% - 氢气 (H2)：1–5%
应用领域	退火、淬火、钎焊防止氧化和脱碳。
优点	成本效益高、用途广泛、具有保护性且安全。
局限性	碳控制挑战、设备要求、环境影响。
比较	与吸热气氛和氮基气氛相比，氮气和二氧化碳含量更高。