В современной технологии
производства деталей машин и инструментов, деталей приборов и различных
специальных устройств, а также в металлургии под контролируемыми
атмосферами понимаются газовые среды, находящиеся во взаимодействии с
металлами и сплавами в процессе их нагрева, выдержки при температурах
нагрева и охлаждении при различных режимах термической и любой другой
тепловой обработки.
В зависимости от требований
производства применение контролируемых атмосфер имеет различные
цели:
A. Защита металлов и сплавов от окисления (светлый
отжиг, светлая закалка и др.), восстановление окислов (получение,
например, порошков чистых металлов — вольфрама, молибдена, железа и
др.) или окисление — получение окисных пленок заданной толщины (окисление
полупроводников и никеля в электронной технике, получение
ферритов).
Б. Защита стали от
обезуглероживания (светлая закалка средне- и высокоуглеродистых
сталей).
B. Обезуглероживание (светлый отжиг
трансформаторной стали) или науглероживание (процесс газовой
цементации стали, карбидирование вольфрама, молибдена и
др.).
Г. Насыщение поверхностного слоя
металлов и сплавов различными элементами из газовой фазы (например,
азотирование, борирование и др.).
Конечный результат взаимодействия
газов с металлами и сплавами определяется явлениями, протекающими во
внешней среде — в газовой фазе; на поверхности раздела фаз — газовой
и твердой и в объеме металла или сплава— твердой фазе. Закономерным
является изучение и анализ результатов взаимодействия во взаимосвязи всех
трех явлений.
В зависимости от характера
химического взаимодействия с металлами и сплавами контролируемые атмосферы
1 подразделяют на три группы: 1) инертные газы; 2)
неравновесные атмосферы — «агрессивные» газовые среды; 3) равновесные
атмосферы.
1. ХАРАКТЕРИСТИКА
КОНТРОЛИРУЕМЫХ АТМОСФЕР Инертные
газы
Инертные газы — атмосферы, не
вступающие во взаимодействие ни с одним из металлов и сплавов и с
углеродом. Инертные газы применяются в качестве защитных от окисления и
обезуглероживания. Наиболее широкое применение в промышленности находят
аргон и гелий (табл. 1). Они применяются в технологических процессах,
а также для тех металлов и сплавов, при производстве которых не могут
использоваться никакие другие атмосферы, например, при производстве
тантала и ниобия. Для тантала и ниобия не применимы
углеродсодержа-
