惰性气体在 气氛甑式炉 在热处理过程中，惰性气体可创造受控环境，防止氧化、污染和不必要的化学反应。惰性气体的选择取决于成本、可用性、热性能和加工的特定材料等因素。氮气和氩气因其性能和经济性的平衡而在工业应用中占主导地位，而氦气和特殊混合气体则用于需要独特性能的特殊应用。
要点说明：
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主要惰性气体
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氮气 (N₂):
- 一般应用中最经济的选择
- 适用于温度低于 2000°C 的工艺，氮化物的形成不是问题
- 约占地球大气层的 78%，因此极易获得
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氩（Ar）:
- 化学反应性为零的惰性气体，适用于敏感材料
- 在氮气可能形成氮化物或与工件材料发生反应时使用
- 比氮气贵，但惰性更好
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氮气 (N₂):
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特种气体
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氦气 (He):
- 在需要高导热性以快速冷却时使用
- 通常与氩混合，以获得特定的传热特性
- 由于天然丰度低，大规模运行成本高昂
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氢 (H₂):
- 尽管具有反应性，但有时可用于还原气氛中
- 由于有爆炸危险，需要小心处理
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内热气体混合物:
- 针对特定冶金结果的定制混合物
- 通常以氮为基础，添加受控添加剂
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氦气 (He):
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选择标准
- 工艺温度:氩气在极端温度下的性能优于氮气
- 材料兼容性:钛和其他活性金属通常需要氩气
- 热要求:氦气在快速冷却应用中表现出色
- 成本因素:氮气为大多数工业用途提供了最佳性价比
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炉子设计因素
- 管式炉使用的气体量通常低于箱式炉
- 真空炉可将惰性气体与压力控制相结合
- 气体纯度要求随工艺敏感性的提高而提高（关键应用的纯度要求为 99.999）
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运行考虑因素
- 气体流速必须兼顾大气控制和运行成本
- 在标准操作中，压力通常保持在 0.022 个大气压以下
- 监控系统可确保整个循环过程中气体成分的正确性
这些气体的选择最终取决于每种热处理应用的具体冶金要求、预算限制和安全考虑。现代熔炉设计可精确控制这些大气条件，以获得一致的高质量结果。
汇总表：
| 气体 | 关键特性 | 最佳用途 |
|---|---|---|
| 氮气 (N₂) | 经济实惠，供应广泛，在 2000°C 以下有效 | 不担心氮化物形成的一般工业应用 |
| 氩气（Ar） | 惰性气体，零反应性，超强惰性 | 敏感材料、高温工艺（>2000°C）、活性金属 |
| 氦气（He） | 热导率高，冷却速度快 | 特殊冷却应用，通常与氩气混合使用 |
| 氢气 (H₂) | 还原气氛（注意：有爆炸危险） | 需要还原的特定冶金工艺 |
| 定制混合气 | 定制混合气体，实现精确结果 | 独特的冶金要求 |
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