在马弗炉中使用的气体类型完全取决于其功能——是用于加热炉体本身还是用于在炉内形成受控气氛。对于通过燃烧加热的炉子，燃料通常是天然气或丙烷。对于需要特定化学环境来保护被加热材料的情况，最常见的气体是氮气和氩气等惰性气体。
标准的马弗炉仅在环境空气中运行。只有当工艺需要受控的、非反应性的气氛以防止氧化等情况时，才需要使用特定气体，例如氮气或氩气。
默认环境：环境空气
马弗炉本质上是一个高温烤箱，带有一个密封的内腔（“马弗”），将样品与加热元件隔离开来。这种设计确保了清洁、均匀的加热。
为什么空气通常就足够了
对于许多常见的应用，腔室内的环境空气默认气氛是完全可以接受的。这包括确定样品灰分含量、干燥材料或热处理陶瓷和其他非反应性物质等工艺。
马弗的作用
关键特征是马弗本身，通常由陶瓷制成。它防止加热元件与样品直接接触。这种分离可以保护样品免受污染，并确保热量通过辐射均匀传递。
何时需要受控气氛
对于涉及材料在高温下与氧气反应的工艺，控制马弗内部的气氛至关重要。这时就需要引入特殊气体。
防止氧化和污染
使用工艺气体的首要原因是为了取代环境空气中的氧气。在高温下，氧气会迅速氧化大多数金属，形成一层可能损坏部件的氧化皮或锈层。惰性气氛可以防止这种情况发生。
常见的保护气体
氮气 (N₂) 和氩气 (Ar) 是形成保护性或惰性气氛最常见的选择。它们在化学上是稳定的，即使在极端温度下也不会与被加热的材料发生反应。这对于钎焊、烧结和退火敏感金属等应用至关重要。
实际操作中的工作原理
在气氛控制炉中，惰性气体从供应罐输送到马弗腔室。气体将腔室吹扫干净，将环境空气通过专用的释放孔或排气口排出。这会形成一个低氧环境来保护工件。
区分燃料气体和工艺气体
区分用于加热炉体的气体和用于控制内部气氛的气体至关重要。
加热燃料
一些工业马弗炉是燃料加热的，这意味着它们通过燃烧天然气、丙烷或油等可燃气体来产生热量。这种燃烧发生在密封的马弗腔室外部，从外部对其进行加热。
工艺气氛
工艺气体，如氮气和氩气，用于马弗腔室内部。它们的目的纯粹是化学性的——为材料创造特定的环境——而不是产生热量。
电加热炉与燃料加热炉
许多实验室和现代工业马弗炉是电加热的。在这些型号中，燃料气体的概念无关紧要。唯一需要考虑的气体是工艺本身是否需要受控气氛。
了解权衡
选择使用受控气氛会带来新的考虑因素，了解这些因素很重要。
成本和复杂性
设计用于受控气氛的炉子比标准空气炉更复杂、更昂贵。它需要额外的组件，如气体管线、流量计和调节器，以及气体本身的持续成本。
气体纯度要求
对于高度敏感的冶金或电子应用，惰性气体的纯度可能至关重要。供应气体中痕量的氧气或水分有时就足以破坏工艺。
并非真正的真空
通过吹扫气体来创建惰性气氛与创建真空不同。虽然它可以有效地去除大部分氧气，但某些先进工艺可能需要低压环境，因此需要使用真空炉。
为您的应用做出正确的选择
您的选择直接取决于您正在处理的材料和您期望的结果。
- 如果您的主要重点是灰化、干燥或热处理非反应性材料： 通常您只需要在环境空气中运行的标准炉子即可。
- 如果您的主要重点是钎焊、烧结或退火对氧化敏感的金属： 您需要一台能够使用惰性气体气氛（如氮气或氩气）的炉子。
- 如果您使用的是燃料加热炉： 燃料将是天然气等可燃气体，这与马弗内部使用的任何工艺气体完全不同。
最终，选择正确的气体是为了控制化学环境，以实现您所需的精确材料特性。
摘要表：
| 气体类型 | 用途 | 常见示例 |
|---|---|---|
| 环境空气 | 非反应性工艺的默认气氛 | 灰化、干燥、陶瓷热处理 |
| 惰性气体（工艺） | 形成受控的、非反应性的气氛 | 用于烧结、钎焊的氮气 (N₂)、氩气 (Ar) |
| 燃料气体 | 加热炉子（燃烧发生在马弗外部） | 天然气、丙烷（在燃料加热炉中） |
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