1. 2. Навуглецювання і зневуглицювання сталі.
В печах навуглецювальними газами є СН4 і СО.
зневуглецювальними газами є СО2, Н2О і Н2.
Навуглецювання заліза проходить по реакції 3Fe + C = Fe3C.
Зневуглецювання сталі – по реакціям
Fе3С + 2Н2 = 3Fe + CH4
Fе3С + CO2 = 3Fe + 2CO
Fе3С + Н2 O= 3Fe + CO +H2
Міняючи склад атмосфери печі можно регулювати вміст вуглецю в поверхневому шарі стальної, або чавунної відливки.
Навуглецювальні, або зневуглецювальні властивості атмосфери печі залежать від її вуглецевого потенціалу. Кожна атмосфера при заданій температурі має відповідний вуглецевий потенціал
Вміст вуглецю в відливці, що нагріта в даній атмосфері, при великій витримці буде відповідати значенню її вуглецевого потенціалу. Наприклад, якщо в атмосфері з вуглецевим потенціалом 0,8 % с нагрівати відливки з вмістом вуглецю 0,2%, 1,2%; 1,5%, то після закінчення нагріву і після довгої витримки в печі, у всіх відливок буде вміст с 0,8 %. Для відливок з вмістом вуглецю 0,2% і 0,4% атмосфера печі буде навуглецювальна, для відливок з вмістом з 1,2%; 1,5% атмосфера зневуглецювальна, для відливок з містом вуглецю 0,8% - нейтральна.
Вуглецевий потенціал атмосфери печі регулюють зміною концентрації в ній газів СО2 або Н2О. На графіку дана залежність вуглецевого потенціалу атмосфери від вмісту в ній СО2 при різних температурах.
Вуглецевий потенціал атмосфери.
По вертикалі вказано вміст СО2 в атмосфері печі по горизонталі - вуглецевий потенціал атмосфери, можно, наприклад визначити яка кількість СО2 в атмосфері.
Захисні атмосфери.
Термообробка відливок із чавуну і сталі в середовищі захисного газу має ряд переваг перед термообробкою в звичайному повітряному середовищі. Відсутність окисної плівки на поверхні металу після термообробки в середовищі захисного газу виключає втрати металу на окалину і не потребує подальшої очистки і механічної обробки деталей.
Захисні атмосфери використовують в ливарному у виробництві при відпалюванні білого чавуну, нормалізації стальних відливок, закальці.
Для того, щоб отримати захисну атмосферу використовують природний газ, рідке паливо, деревинне вугілля.
При згоранні метану СН4 з недостачею повітря коефіцієнт (п = 0,25) виникають продукти неповного горіння СО і Н2
СН4 + ½ О2= СО + 2 Н2
При подачі повітря, в якому крім О2 є N2 ( N2 >O2 в 3,762 раз) реакція має вигляд
СН4 + ½ О2 + ½ 3,762N2 = CО + 2Н2 + 1,88 N2
Це реакція ендотермічна. Продукти ендотермічної реакції називається ендогазом склад ендогазу при п= 0,25: 20,5 % СО; 41% Н2 остальне N2.
При збільшенні коефіцієнту витрат повітря в продуктах горіння з’являються СО2 і Н2О. У чим > п, тим більше виділяється теплоти.
При п= 0,55 – 0,6 реакція горіння становиться екзотермічною, і продукти горіння називається екзогазом. В екзогазі отриманому при
п= 0,55 – 0,9 є ще достатня кількість СО і Н2 – цей газ називається багатим екзогазом. А екзогаз отриманий при п = 0,9÷1,0 – бідним екзогазом, в ньому мало СО і Н2.
Ендогаз і багатий екзогаз – горючі і вибухонебезпечні гази. Бідний екзогаз не горить і не вибухає. Ендогаз подають прямо в піч, екзогаз спочатку потрібно очистити від СО2 і Н2О і тільки після цього подавати в піч. Для отримання ендогазу і екзогазу використовують спеціальні установки.