在退火中，氨气被用作保护性气氛的来源，以防止金属在高温下氧化。氨气不是直接使用的；相反，它被“裂解”或分解成氢气和氮气的混合物（75%的氢气和25%的氮气）。这种混合物提供了富氢环境的好处，例如防止表面结垢和变色，但成本明显低于使用纯氢气。
使用氨气的核心原因是经济和实用。它允许现场生成高质量的、基于氢气的保护性气氛，在不产生纯氢气相关的高成本和储存挑战的情况下，提供卓越的结果。
气氛在退火中的作用
退火需要在高温下加热材料，以消除内部应力、降低硬度并提高其可加工性。然而，这种加热带来了一个重大的问题：氧化。
为什么受控气氛至关重要
在高温下，大多数金属会很容易与空气中存在的氧气发生反应。这种反应会在金属表面形成一层脆性的氧化物或“氧化皮”。
这种氧化皮是不受欢迎的，因为它会破坏表面光洁度，可能会干扰后续的加工步骤，并代表材料的损失。受控气氛通过取代炉内的空气来防止这种情况。
保护性气氛的工作原理
目标是用一种不会与热金属反应的气体填充炉子。这通常是通过惰性气体或更有效地通过“还原性”气体来实现的。
还原性气氛，如含有氢气的气氛，不仅可以防止氧化，还可以主动去除（或“还原”）可能已经存在的轻微表面氧化物。
分解氨气如何创造保护屏障
这就是氨气（NH3）成为关键成分的地方。使用一种称为氨分解器的装置，氨气在催化剂上加热，分解成其组成元素。
裂解过程：NH₃ → H₂ + N₂
化学过程很简单：两个氨分子分解成一个氮分子和三个氢分子。按体积计算，这会产生一个可预测的气体混合物：25%的氮气和75%的氢气。
氢气（H₂）的作用
氢气是活性成分。作为一种强大的还原剂，它会积极寻找并与炉内任何游离氧（O₂）结合，形成无害的水蒸气（H₂O）。
这种反应有效地清除所有氧气，创造一个清洁、无氧的环境，从而完全保护金属部件。
氮气（N₂）的作用
在大多数常见金属的典型退火温度下，氮气基本上是惰性的。它充当一种稳定且非常经济的载气。
它有助于在加热循环开始前清除炉内的空气，并维持炉内的正压，防止任何外部空气泄漏进来。
理解权衡
选择分解氨气是基于成本、性能和安全之间平衡的战略决策。
主要优势：成本效益
这是其使用的最引人注目的原因。分解氨气提供了氢气的强大还原效益，而成本仅为购买和储存纯氢气的一小部分。氨分解器的初始投资会通过节省气体费用而迅速收回。
安全和现场生成
虽然由于氢气含量，产生的气体是易燃的，但将氨气以液态形式储存通常被认为比储存大量高压氢气更安全、更实用。按需生成气体减少了需要备用的易燃气体的量。
潜在缺点：意外的氮化
对于某些特殊应用，氮气的存在可能是一个缺点。对于特定温度下的特定钢材，氮气可能会被吸收到金属表面，这个过程称为氮化。
氮化会增加表面硬度，这通常与退火的目标相反。对于这些对氮敏感的材料，需要不同的气氛，如纯氢气或真空。
为您的工艺做出正确的选择
选择理想的炉内气氛完全取决于材料、所需结果和您的运营预算。
- 如果您的主要重点是常见金属的成本效益： 分解氨气在高质量表面保护和低运营成本之间提供了最佳平衡。
- 如果您正在退火对氮敏感的特种合金： 纯氢气气氛或真空炉是更安全的选择，以避免意外的表面硬化。
- 如果您的主要重点是最大的纯度和光亮的表面： 纯干燥氢气将提供最强的还原潜力和不锈钢等材料上最光亮的表面。
最终，了解每种气体成分的作用，使您能够为您特定的退火目标选择最有效和最经济的气氛。
总结表：
| 方面 | 在退火中的作用 |
|---|---|
| 主要用途 | 保护性气氛来源 |
| 工艺 | 裂解（分解）成75%的H₂，25%的N₂ |
| 关键优势 | 纯氢气的经济替代方案 |
| 氢气的作用 | 还原剂，防止氧化/结垢 |
| 氮气的作用 | 惰性载气，维持炉内压力 |
| 主要考虑因素 | 对敏感合金可能产生氮化 |
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