工件的加熱是在一定的介質(zhì)中進行的。常見的加熱介質(zhì)有空氣、燃料氣體、鹽浴和保護氣氛。

(1)空氣。在普通箱式爐或井式爐中加熱時，其加熱介質(zhì)就是空氣。空氣作為加熱介質(zhì)，其缺點就是其中的氧氣、二氧化碳和水蒸氣容易使工件氧化和脫碳。

氧化是指鋼表面的鐵原子或合金原子與加熱介質(zhì)中的氧化性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氧化物的過程。氧化鐵（俗稱氧化皮）的生成，在加熱時會使工件表面燒損，影響表面粗糙度；在淬火時影響淬火冷卻的均勻性，造成硬度不均或硬度不足。

脫碳是指鋼件表面的碳與加熱介質(zhì)中的氧、二氧化碳、水蒸氣及氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使表面的碳含量減少的現(xiàn)象。脫碳使工件表面的碳含量降低，導(dǎo)致淬火硬度不足，不但降低其耐磨性，而且在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，使疲勞強度下降。

氧化脫碳嚴重地影響著熱處理的質(zhì)量，在加熱過程中應(yīng)引起重視，予以防止。

以空氣為加熱介質(zhì)時，防止氧化和脫碳的常用方法有以下幾種：

1)噴撒法。爐溫到達工作溫度后，將工件裝入爐中，即向爐內(nèi)噴射或潑灑QW-F1鋼材加熱保護劑，也可將工件浸入加熱保護劑后再入爐。

2)裝箱法。將工件裝入鐵箱中，再以鑄鐵屑、木炭或焦炭填充，加蓋密封，然后放入爐中加熱。

3)浸沾法。將質(zhì)量分數(shù)為6%的硼砂與質(zhì)量分數(shù)為94%的酒精混合后，形成硼砂酒精涂料。將工件浸沾其中后，再裝入爐中，可防止氧化。

4)涂料法。用防氧化涂料涂覆于工件表面，使其與爐氣隔絕，起到防止氧化和脫碳的作用。常用防氧化涂料主要由硅酸鹽（如硅酸鉀等）和一定比例的金屬氧化物（如氧化鉻、氧化鋁、氧化硅、氧化鋁等）組成，混合后再輔以粘合劑（如水玻璃、樹脂、硅溶膠等），再加入稀釋劑（如水、丙酮等），最后調(diào)成糊狀，采用噴涂、涂刷或浸沾等方法使其粘附于工件表面，起到與氧化性氣，氛隔離的作用。亦可購買配好的成品，如中溫防氧化涂料、高溫防氧化涂料、110抗氧化涂料、202抗氧化涂料等。

(2)燃料氣體。加熱時煤氣、煤或油在火焰爐中燃燒所產(chǎn)生的氣體稱為燃料氣體。其主要成分是二氧化碳、一氧化碳和氫等氣體以及空氣中的氮和氧。其中的氫可以使工件脫碳，二氧化碳及氧既可使工件氧化，也可使工件脫碳。

爐氣中氧的體積分數(shù)一般控制在2%~4%之間。估計的方法是：將一塊邊長約20mm的方木塊放入爐中，關(guān)好爐門，從爐門上的觀察孔觀察木塊的燃燒情況。如果木塊沒有明火，僅僅是冒煙后炭化，則爐氣中氧的體積分數(shù)小于1.5%；若木塊冒煙且有一閃一閃的藍色火焰，則氧的體積分數(shù)為2.5%~4%；若木塊燃燒并呈穩(wěn)定的黃色火焰，且剩下的炭塊一直在閃火，則氧的體積分數(shù)在5%或稍高一點。當爐氣的氧含量較高時，可以適當減小送風量，以降低爐氣的氧化性，減少工件的氧化和脫碳。

(3)保護氣氛。在熱處理加熱過程中，能保護工件，使其免于氧化和脫碳的爐氣，稱為保護氣氛。工件在保護氣氛中加熱，可以獲得無氧化、不脫碳的光亮表面，其外觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量都有很大提高。常用的保護氣氛有以下幾種：

1)可控氣氛?？煽貧夥帐侵笭t氣的成分可以控制。通過調(diào)節(jié)爐氣中的某種氣體的比例，既可以使爐氣實現(xiàn)無氧化加熱，也可以進行滲碳或碳氮共滲等。

① 放熱式可控氣氛。用液化石油氣(主要成分為丙烷C3H8及丁烷C4H10)、天然氣（主要為甲烷CH4）或城市煤氣等原料氣與空氣按一定比例混合后，通過自身燃燒而獲得．由于燃燒時放出大量熱量，故稱放熱式可控氣氛。由于放熱式氣氛中CO2和H2O較多，故不能防止脫碳，多用于中、低碳鋼的無氧化加熱或允許少量脫碳的無氧化加熱。

②吸熱式氣氛。將原料氣（液化石油氣、城市煤氣或天然氣）與空氣按一定比例混合后，由外界對其進行加熱而制成，由于反應(yīng)過程需要吸收熱量，故稱吸熱式氣氛。吸熱式氣氛中的CO和H2較多，而CO2和H2O則很少，所以可以有效防止工件氧化和脫碳。為了使鋼在加熱過程中既不脫碳又不增碳，就要準確地控制爐氣成分，使碳原子在爐氣與鋼之間的交換達到平衡。此時，鋼的碳含量即為爐氣的碳勢。通常，爐氣的碳勢可通過控制爐氣中CO2或H2O的體積分數(shù)來控制，這是因為H2O、CO2的體積分數(shù)與CO、H2等氣體的體積分數(shù)有一定的平衡關(guān)系。爐氣中H2O的含量可通過露點的檢測。所謂露點即為爐氣中水蒸氣開始凝結(jié)為水的溫度。爐氣中H2O越多，則露點越高；反之，則露點越低。露點可用露點儀來測量。CO2的含量可通過紅外線CO2分析儀檢測，并用電子裝置進行控制。此外，吸熱式氣氛還能用于滲碳或碳氮共滲等。

③滴注式可控氣氛。將煤油、苯、甲醇等碳氫化合物直接滴入高溫爐膛內(nèi)，使其在高溫下裂解，所形成的爐氣中含有CO、H2和CH4等還原性氣體，可以保護工件不氧化脫碳。在高溫下裂解后會產(chǎn)生大量活性碳原子，作為滲碳劑，以調(diào)節(jié)爐氣的碳勢。稀釋劑和滲碳劑的滴入量，應(yīng)根據(jù)工件的材料、滲碳的不同階段、爐膛大小和裝爐量等因素確定。

2)氨分解氣。氨在高溫下分解為氮和氫，可以代替價格較貴的氫氣作為保護氣氛，使鋼在加熱時不氧化脫碳，主要用于含鉻較高的合金鋼的光亮淬火和退火等。但氨分解氣中的氫氣易燃、易爆，使用中不得與空氣混合。

(4)鹽浴。將無機鹽在高溫下熔為液體，用于加熱工件，即為鹽浴。用鹽浴加熱時，由于工件與空氣隔絕，可以有效地防止工件氧化和脫碳。此外，鹽浴加熱還有加熱速度快、加熱均勻、變形小、可局部加熱等特點。鹽浴加熱主要用于工件的淬火加熱或預(yù)熱。

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