氮化原理及区别

ssqfaw

各位大侠，哪位帮忙解释一下：
1、保护气+NH3软氮化
2、CO2+NH3软氮化
3、O2+NH3软氮化
4、酒精+NH3软氮化
等这些气体软氮化的原理及区别是什么？
还有其他的气体的软氮化吗？
谢谢！

zhuguicang

支持．楼主的这个话题很好．我先说两句，希望能起到抛砖引玉的作用：
１．保护气+NH3软氮化：不知你说的保护气是什么．如果是Ｎ２，那就是硬氮化．
２．CO2+NH3软氮化：CO2+Ｃ＝ＣＯ；ＣＯ＋Ｈ２＝［Ｃ］＋Ｈ２Ｏ．氮碳共渗，不容易出炭黑．
３．O2+NH3软氮化：氮氧共渗．主要是提高耐蚀性．
４．酒精+NH3软氮化：传统意义上的软氮化．提高耐磨性．酒精量控制不好，易出炭黑或零件颜色不好．

whui

我觉得酒精+NH3应属于碳氮共渗，主要用于小模数的浅层渗碳，抗疲劳性能好

ssqfaw

谢谢各位！我说的保护气可以分为两种，一种放热式保护气，另外一种是吸热式保护气。

zhuguicang

回ＬＺ：
吸热和放热是无所谓的．关键是你通入炉子里气体的到底有什么气体，每一种气体在当时的环境温度下发生什么反应，是否产生活性［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｏ］和Ｈ２Ｏ等。这才是关键。

霜月

还有用甲醇+NH3软氮化的。

玉米清阁

CO2+NH3软氮化，辉光离子氮化设备上用的较多。

junnan448

我们用的是CO2+NH3软氮化

一张餐巾纸

楼主提出这样的问题，是思维活跃、善于向深层次追溯、颇有钻研精神的体现。赞曰：好！
  就此试先作粗浅的看法，希望把问题引向深入，共同提高对气体氮碳共渗（软氮化）的认识。
  1，首先需要明确：软氮化的特点主要是针对如何在钢表面获得性能优良的白亮层。我认为，一味追求高硬度存在着某种误区，良好的相结构才是我们应当关注的问题，参见：http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=8002&extra=page%3D3
   2，国内软氮化与西方发达国家的软氮化发展道路不同。软氮化的添加物质，西方大都采用吸热式发生器或放热式发生器或其它的单一气体，适用于大规模生产。然而，气体发生器的造价相当昂贵，操作复杂，维护费用高，原料气货源需要有保障体系。在现今的国内条件下，对于许多地区和中小企业来说，使用这些装置既不划算，也不方便。然而，我们中国人非常聪明，在普通的气体渗氮炉中，用滴注甲醇来替代吸热式气体，用二氧化碳气来替代放热式气体，经过一系列多方位的探索和反复实践，完全可以达到国外的质量水平，可满足成批生产的需求，价廉而物美。此外还创新出添加硫、硼、稀土等各有特色的多种工艺，对此我们要从内心感谢那些为发展此项技术而付出智慧和辛勤劳动、并且做出慷慨奉献的学者、高校老师和热处理工作者！向他们致敬！
   3，在氨气渗氮气中：
   1）添加二氧化碳气，作用是在提高氮势值的同时，对白亮层渗入‘碳’；滴注甲醇（乙醇）液，降低炉气的氮势，对白亮层渗入‘碳’。
   2）两者相比，添加二氧化碳时生成白亮层的门槛值小些，白亮层生成的速度较快，其中的碳浓度低些；滴注甲醇（乙醇）的效果则相反，添加过多在白亮层中会出现过剩的FexC相。简言之，添加二氧化碳是在较高氮势下给白亮层渗入少量的碳，添加甲醇是在较低的氮势下给白亮层渗入较多的碳。   
   3）添加氧气，由于有2H2+O2－H2O反应式，减少了氨分解气中的氢气（H2），按照氮势计算公式，氢气的减少将使炉气的氮势值提高，加速了白亮层是生成速度，也有利于扩散层的进展速度。
   4，‘不管白猫黑猫，抓住老鼠就是好猫’。关于软氮化白亮层的相结构，特别是与钢的成分以及使用条件上的相互耦合问题，从微观角度看，目前的研究水平远没有到位。对于既定钢种，在服役条件‘质量过剩’的情况下，用不同的添加剂和在较宽的温度范围内‘软氮化’一下，不论哪个办法可以都行，显不出它们之间有高低之分；如果是在某种接近‘极限条件’下进行考核，不同的软氮化方案一定会有差别，不同服役条件各有自己的优势和劣势，这就要看你的‘内功’水平高低，能不能逮住‘老鼠’了。就像一群中学生考‘加减乘除’的试题一样，都可以得100分，如果碰到的是高考试题，那各人的得分就差远去了！所以我们要特别注意抓住那些在可行的极限条件下进行考核的软氮化工艺的优化和开发，那才是大显身手抢占先机的好机遇。
  仅供参考。

[ 本帖最后由 一张餐巾纸 于 2009-4-29 07:03 编辑 ]

ssqfaw

谢谢你的精辟论断！
再向你请教几个问题：
1、滴注甲醇（乙醇）后炉内是否会形成大量炭黑？是否需要甲醇（乙醇）裂解装置？
2、要想得到均匀、连续0.0125以上的白亮层，N：C比例多少合适？
3、对于密封的炉子，采用加O2对安全性有何影响？

一张餐巾纸

ssqfaw师傅好！

  很乐意讨论您提出的问题，然而只能限于我的水平，希望不会约束你的其它思路和不妨碍接受比下面回答更好的论述，即‘不为积习所蔽’，只有这样，才可以不断地获得比较前沿的真才实学。
     1，甲醇（乙醇－裂解气的碳势更高些）是直接滴注于炉子中，不需要裂解装置。滴注量过多，会产生炭黑，特别是炉子刚刚到温的时候，如果装炉量又比较大，不可以过早滴注甲醇；因为这时炉子中间部位的工件温度尚未达到设定温度，接触到甲醇裂解气容易沉积上炭黑。所以要估算一下，当工件的温度大家都达到设定温度之后，再开始滴注甲醇比较好。至于在一般井式渗氮炉中，究竟滴注多少才是适合的？宜用金相法检查一下白亮层的组织，以不出现大量的FeXC为宜。这里要说明的是，FeXC的出现，在哪一种情况下是需要避免的或者是有益的，我手头目前尚没有相关的论述和实例来说明对服役结果的影响方面的资料。还有用滴注煤油来作供碳剂的，据称可获得异常高的表面硬度。由于服役条件不尽相同，各有各的私密奇招，本人相关知识还相当模糊，说不出所以然。还是那句老话，只要‘抓住老鼠就是好猫’。
     2，白亮层的厚度主要取决于钢号、处理温度和时间，也与添加供碳剂有一定关系。同条件下，添加二氧化碳比较容易生成白亮层（门槛值低），滴注甲醇（乙醇）相对慢一些。
     3，添加氧气，一般为氨气流量的0.3～1.0％为宜，也可以用空气替代，即氨气流量的1.5～5％。这时是安全的，但要特别注意不可失控，当炉气中氧气与氨分解中的氢气的混合比例达 O2:H2≥4：100（注：更正为空气量超26.9％，或氧气量超过5.38％）的时候，就进入自燃和爆炸区范围。详细的论述可参看有关文献资料。

[ 本帖最后由 一张餐巾纸 于 2009-5-1 08:43 编辑 ]

ssqfaw

谢谢！向你学习！

zhuguicang

很高兴看到＂一张餐巾纸＂的两篇答疑文，深刻，精辟．独到，学习了．＂当炉气中氧气与氨分解中的氢气的混合比例达 O2:H2≥4：100的时候，就进入自燃和爆炸区范围。＂请问，这个气体比例条件是爆炸产生的充分和必要条件吗？也就是说，只要达到这个比例，没有其他条件，就必然产生爆炸吗？盼复，谢谢！

一张餐巾纸

       首先感谢13#朋友提出的问题使我发现了帖子中的严重错误！
   氨分解气与空气的混合比例在5.4～73.1％范围内（注：在11#楼的帖子上说是氧与氢气的比例，错了，特此更正），如果遇见明火或者混合气的温度处于自燃温度（其中的氢气为510～590℃）以上，就会发生燃烧。如果混合气处在开口的容器中，表现为爆燃；如果是在密闭的容器中，爆燃气体膨胀产生的压力超过容器的极限强度，表现的是爆炸。如果只有‘在可燃范围内’的混合气，没有明火和气体的温度在自燃温度以下，不会发生爆炸。
   气体氮化炉中的氨气，此外还有一氧化碳气（剧毒）也是可以碰上的，都是可燃气，并且是在密封容器中，又在自燃温度附近下工作。所以对于气体氮化炉，都必须有相应的安全操作规程，上岗人员都应进行专业培训。
   使用氧氮化，加入了氧气或空气，必须严格控制添加量，且不能失控，比如，发生氨气中断，氧气（空气）未停等情况。这里面有两个问题。
   第一，当添加氧气量为1％或空气量达到氨气流量的5％，温度又在510℃以上，会不会自燃而爆炸？不会的，因为添加量处于爆炸范围以外的安全范围，又氨气进入炉罐后有一部分将分解，所产生的气体体积会增加一倍，炉气量的增多改变了与氧气（空气）的比例，氧气（空气）占的实际比例更小了。此外炉气中还有未分解的氨气，它与空气混合后发生自燃的比例上限27.4％，也在安全范围，自燃点为650℃。所以总体上是安全的。但是，添加氧气或空气之前，必须估算到炉气中的残余空气已经完全排出。
   第二，混合气燃烧后，气体的体积会急剧膨胀，而膨胀最大值在混合气比例的中间区（最危险区），我们是在处于混合气自燃上限值以外工作的，即便因偶然因素造成了混合气刚刚超出危险区的临界值而发生了自燃现象，燃烧反应式很快就消耗了混合气中的氧气，燃烧停止。此时，膨胀产生的压力不会太高，随即通过排气口迅速卸压。正常工作时，如果出现检测炉压水压计上玻璃管中的水，周期性的被完全冲出，或者排气口的点燃火焰一突一突的喷发，就表明有问题了！
   详细的相关知识请看阅化工技术安全方面的书籍和GB15735-2004（金属热处理生产过程安全卫生要求）。
    如有错误，望朋友们指正！

[ 本帖最后由 一张餐巾纸 于 2009-5-1 11:33 编辑 ]

风雨行舟

求
助各位老师:20Cr料碳氮共渗,渗层0.3_0.4一个工艺氮共渗是860度 碳氮共渗后马上淬火,另一个工艺是
860度碳氮共渗后降温830 淬火,请教那个工艺合理!

孤鸿踏雪

希望那些“言爆炸而色变的”同道好好参研一下老前辈的9#、11#和14#帖，对爆炸基本知识有所了解！