从可得性和成本角度来看，氮气比氩气便宜得多。 这直接归因于其在地球大气中的丰富含量，大气由大约78%的氮气组成，而氩气含量不到1%。氮气的巨大可用量使其更容易、更节能地从空气中分离出来，这直接转化为工业和科学应用中更低的成本。
虽然氮气在经济上是明确的默认选择，但选择它还是氩气是一个关键的技术决策，而不仅仅是财务决策。在错误的应用中使用较便宜的气体可能导致不可逆的材料损坏，将微小的成本节约措施变成重大的失败。
成本的基础：大气丰度
任何工业气体的价格都始于其可得性。在这方面，氮气具有压倒性的优势。
成分问题
我们呼吸的空气是这两种气体的主要来源。氮气占大气的 78.1%，使其成为最丰富的气体。
相比之下，氩气只是一个次要成分，仅占大气的 0.9%。这种超过80比1的差异是导致它们成本差异的最重要因素。
分离的能量
氮气和氩气都是通过冷却空气使其液化，然后通过 分馏法 分离各组分而生产的。
由于氮气是空气的主要成分，分离它是一个相对简单且节能的过程。提取数量少得多的氩气需要更多的处理和每单位显著更多的能量，这使得其生产成本固有地更高。
何时氩气的高成本是合理的
选择使用氩气几乎从来都不是出于成本考虑；它关乎 降低化学风险。虽然两者都用于置换氧气并创造受控气氛，但它们在高温下的化学行为根本不同。
对真正惰性的需求
氩气是一种 惰性气体。其原子具有完整的价电子层，这使得它在几乎任何条件下都具有化学惰性。它不会与其他元素反应，即使在焊接或真空炉中的极端温度下也是如此。
氮气反应性的风险
氮气在室温下相对不活泼，但它 不是惰性气体。在冶金过程中常见的 高温下，氮气能够且将会与某些金属发生反应。
这种反应形成被称为 氮化物 的化合物。金属结构内氮化物的形成会显著且通常有害地改变其性能，例如增加脆性或改变其硬度。
理解权衡
在这两种气体之间做出选择是成本与性能之间经典的工程权衡。错误的选择不是更昂贵的那一个，而是与您的材料不兼容的那一个。
成本 vs. 材料兼容性
主要的权衡很简单：您为氮气支付的费用显著更少，但必须确保您的材料不易形成 氮化物。
对于许多常见材料，例如普通碳钢，氮气完全适用并提供巨大的成本优势。
性能 vs. 工艺完整性
您为氩气支付溢价是为了 保证化学惰性。当处理活性材料时，这笔费用不是奢侈品，而是必需品。
诸如 钛、铝、钽和某些高合金不锈钢 等金属在高温下会与氮气反应。对于这些应用，使用氩气是强制性的，以保护最终产品的完整性。
为您的工艺做出正确选择
您的材料和工艺参数，而不是气体价格标签，应该是决定因素。
- 如果您的主要重点是最大限度地降低非反应性材料的操作成本： 氮气是热处理普通钢材或在不涉及高温反应的应用中提供保护气体时的明确和合理选择。
- 如果您的主要重点是保证敏感合金的材料完整性： 对于焊接、热处理或为钛和铝等活性金属创建受控气氛，氩气是唯一安全的选 择。
最终，了解您材料的化学兼容性是利用氮气经济优势而不损害最终产品质量的关键。
总结表：
| 方面 | 氮气 | 氩气 |
|---|---|---|
| 大气丰度 | 78.1% | 0.9% |
| 相对成本 | 较低 | 较高 |
| 化学行为 | 高温下有反应性 | 惰性（惰性气体） |
| 最佳用途 | 非反应性材料（例如碳钢） | 反应性材料（例如钛、铝） |
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