アニール工程で窒素を使用するのは、主に不活性雰囲気を作り出し、処理される金属の酸化と脱炭を防ぐためである。
反応性の酸素は材料の酸化を引き起こし、金属の特性に好ましくない変化をもたらす可能性があるため、これは極めて重要である。
非反応性ガスである窒素は、アニーリングの加熱および冷却段階において、効果的に保護環境を作り出します。
アニール処理に窒素を使用する理由：5つの主な利点
1.酸化の防止
窒素は炉環境のパージに使用され、酸素含有量を1%未満に低減します。
これは、窒素フラッシングによって大気を排出することで達成されます。
低酸素環境は、品質や機械的特性を劣化させる金属表面の酸化を防ぐために不可欠である。
2.不活性雰囲気
100%窒素ガス雰囲気が使用されることは稀であるが、窒素は、より制御された効果的なアニール環境を作り出すために、炭化水素（プロパン、プロピレン、メタンなど）、メタノール、水素と混合されるのが一般的である。
これらの混合雰囲気は、ネジ、バネ、工業用針、ベアリング、チェーンプレート、鋸刃、銅、アルミニウム、真鍮などの非鉄金属を含む様々な工具や部品のアニーリングに使用される。
3.脱炭コントロール
窒素は鉄鋼材料の脱炭プロセスにおいて重要な役割を果たす。
脱炭は、鋼材の表面から炭素が失われ、鋼材を弱くする。
窒素は、炭素と酸素の反応を促進しない中性雰囲気を維持することで、このプロセスを制御し、鋼中の炭素含有量を維持します。
4.冶金的効果
焼鈍に窒素を使用することは、熱処理技術にお ける、より制御可能な冶金的結果を求める広範 な傾向の一部である。
窒素は、アルゴンや二酸化炭素のような他のガスとともに、硬度、延性、機械加工性などの金属の特性を微調整するために使用される。
この精度は、金属部品が特定の規格を満たし、意図された用途で最適な性能を発揮することを保証するために極めて重要である。
5.化学的安定性
窒素は分子状窒素として化学的に安定しており、フェライト相と反応しないため、低炭素鋼の焼鈍に最適である。
しかし、表面酸化や脱炭の原因となる水分の 存在を避けるため、窒素のグレードを注意深く選 択する必要がある。
一部の高度な用途では、原子状窒素が鉄と短時間反応して窒化物を形成し、表面硬度を高めるが、もろくなる可能性がある。
要約すると、窒素はアニールにおいて、酸化や脱炭などの不要な化学反応を防止し、金属部品の機械的特性を維持・向上させる制御された不活性雰囲気を提供するために使用される。
このため、窒素はアニーリングプロセスの精度と効果において重要な要素となっています。
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