Одним из основных параметров при
разработке технологий термической обработки, обеспечивающих требуемые
свойства готовой продукции, является состав атмосферы, в которой
обрабатываются детали. Использование контролируемых атмосфер
позволяет сохранять требуемый состав поверхности сплава после его нагрева,
выдержки и охлаждения или насыщать ее углеродом, азотом, кислородом,
водородом, металлами совместно или раздельно в зависимости от поставленных
задач. В связи с этим атмосферы подразделяют на насыщающие и
защитные. Первые обычно используют при цементации, нитроцементации,
карбонитрировании, азотировании, вторые — при спекании, улучшении,
нормализации, отжиге, пайке. В обоих случаях атмосферы включают
газ-носитель (N2, С02, Н2)
и активный газ (С2Н2, СаНв,
КН3). Наиболее распространенные в автостроении наполнители
атмосферы, их основной состав и назначение представлены в табл. 1.
Активные газы при нагреве под закалку и отжиг обычно добавляют в пределах
0,2—15%; для температур до 900—925° С их содержание не превышает 10%, а
для процессов, происходящих при температурах 1000— 1100 С, нижний
предел их содержания не менее 1%. В последнее время начали использовать
атмосферы, получаемые непосредственно в рабочем пространстве печи за счет
введения в нее некоторых органических соединений. В этом случае
специальными приборами необходимо контролировать не только основной состав
атмосферы по заданному углеродному потенциалу, но и влажность и давление в
печи. В США также отмечается тенденция замены атмосфер, приготовляемых
методом сжигания природного газа, азотными атмосферами [8].
В общем случае использование
контролируемых атмосфер возможно в виде двух основных схем:
централизованной и автономной. Первая обеспечивает подачу единого
состава через кольцевую магистраль во все действующие в цехе печи, а
вторая — работает в системе генератор — печь. Практика использования
обеих систем показала, что в условиях массового и крупносерийного
производства наиболее эффективна и целесообразна централизованная
схема питания термических печей. Последнее связано не только со
значительными преимуществами, вызванными меньшими капитальными
затратами на строительство и эксплуатацию таких систем, а также
лучшими возможностями обеспечения техники безопасности и условий
труда, но и с пересмотром в последние годы традиционных
технологических процессов цементации и нитроцементации, проводимых
при постоянном углеродном потенциале атмосферы.
Разработанные комбинированные
схемы насыщения требуют позонного потенциала, пониженного или
повышенного в зависимости от требований технологии. Следовательно,
основное преимущество автономной схемы питания термического
оборудования контролируемыми атмосферами — высокая точность состава
подаваемой атмосферы и возможность ее регулирования — либо теряется, либо
требует автономного питания уже в каждой зоне, что экономически может
оправдываться только в специальных условиях мелкосерийного или
индивидуального производства. Вместе с тем разработка многозонных
печей с типовыми зонами по углеродному потенциалу в условиях
крупносерийного и массового производства в автомобильной
промышленности оправдывает двухпотенциаль-ную нли даже трехпотенциальную
кольцевую систему питания. Это необходимо учитывать при проектировании
нового или реконструкции действующего производства. В условиях
изменения производственных процессов единая централизованная система
питания из кольца может быть дополнена добавлением к газу-носителю
углеводородных, азотсодержащих или окислительных газов в требуемые
зоны соответствующих автоматизированных линий термической обработки тоже
по индивидуальным централизованным системам питания. Основные
характеристики генераторов, целесообразных для питания в кольцевой
системе и создающих эндотермическую или экзо-эндотермическую
атмосферы, приведены в гл. 6.
Роль и значение
контролируемых атмосфер по мере совершенствования технологии термической
обработки и механосборочного производства непрерывно возрастают,
особенно при переходе на изготовление автомобильных деталей из
порошковых материалов, методом холодной высадки. В этом случае
не
