熱処理プロセスでは、雰囲気を制御し、不要な反応を起こさずに望ましい冶金特性を得るために、さまざまなガスが使用されます。
知っておくべき5つの必須ガス
1.不活性ガス
アルゴン、ヘリウム、窒素などの不活性ガスは、特に銅、黄銅、アルミニウムなどの非鉄金属の熱処理に広く使用されています。
これらのガスは非反応性の環境を作り出し、酸化やその他の不要な化学反応を防ぎます。
アルゴンとヘリウムは、高温で一部の鋼と反応する可能性のある窒素よりも不活性であると考えられている。
これらのガスは、保護特性を最適化するために、Ar/He、Ar/He/N2、N2/Heなどの組み合わせで使用されることが多い。
2.還元剤
水素は、熱処理工程、特に鉄や銅の酸化物の浄化に還元剤として使用される。
金属表面から酸素を除去し、酸化を防ぐのに役立つ。
水素は不活性ではなく、引火性があり、金属によっては水素脆化を引き起こす可能性があるため、取り扱いには注意が必要である。
3.炭化水素
メタン (CH4)、プロパン (C3H8)、エタン (C2H6)、アセチレン (C2H2) などの炭化水素ガスは、炉内で炭素リッチな雰囲気を生成するために使用されます。
これらのガスは高温で分解して新生炭素を放出し、金属表面と相互作用してその炭素含有量や特性に影響を与える可能性がある。
炭化水素ガスの選択は、すすやその他の好ましくない影響を避けるために極めて重要です。
4.アンモニア
アンモニアは窒素と水素を含有するため利用される。
窒化処理では窒素源として、還元性雰囲気では水素源として使用できる。
アンモニアを使用することで、炉雰囲気中の窒素と水素の含有量を正確に制御することができ、これは特定の熱処理プロセスにとって非常に重要です。
5.吸熱雰囲気
工業規模では、保護雰囲気は一酸化炭素 (CO)、水素 (H2)、窒素 (N2)、二酸化炭素 (CO2)、および微量の水蒸気の混合物から構成されることが多い。
これらのガスは、吸熱器を使用するか、窒素とメタノールの混合ガスを炉内に直接注入することによって生成される。
これらの雰囲気、特にCO含有量の安定性は、オーステナイト化中の正確な炭素制御にとって極めて重要です。
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