在热处理中，炉气氛起着两个截然不同但至关重要的作用。 它既可以作为保护屏障，以防止不必要的表面反应（如氧化），也可以作为化学活性剂，通过受控反应有意地改变零件表面的成分和性能。
炉气氛控制的核心是在高温下掌握化学环境。无论是保护材料的完整性还是主动增强材料，目标都是通过防止有害反应和实现有益反应来获得可预测的、高质量的结果。
作用1：保护屏障
炉气氛最基本的作用是在炽热的金属零件和周围空气之间形成屏障。在高温下，金属会与大气中的元素（特别是氧气）发生高度反应。
防止氧化和结垢
加热时，大多数金属会轻易与空气中的氧气发生反应。这种反应，即氧化，会在表面形成一层金属氧化物，称为氧化皮。
这种氧化皮是有害的，会导致变色、表面光洁度差以及材料损失，从而损害零件的尺寸精度。保护气氛会排出氧气，防止这些反应发生。
避免脱碳
对于钢部件，另一个重大风险是脱碳。这是一个碳原子从钢表面扩散出来的过程，通常与氧气或水蒸气发生反应。
表面碳的流失会严重降低材料的性能，降低其硬度、耐磨性和疲劳寿命。 properly controlled protective atmosphere prevents this carbon loss, ensuring the part maintains its engineered strength.
作用2：活性剂
除了单纯的保护之外，炉气氛还可以设计成具有化学反应性。在这种作用下，气氛本身就成为热处理过程中的关键成分，有意地改变零件表面的化学性质。
实现表面硬化（渗碳硬化）
活性气氛最常见的例子是渗碳。在此过程中，富碳气氛（使用天然气或丙烷等气体）被引入炉中。
在高温下，气氛中的碳会扩散到低碳钢零件的表面。这会形成一个“表层”——一个坚硬、耐磨的外部层——而零件的内部或“核心”则保持较软和较韧。
驱动其他表面改性
同样的原理也适用于其他工艺。在渗氮中，富氮气氛（通常来自氨气）用于将氮扩散到钢的表面，形成极硬的氮化物化合物。
气氛充当载体，提供所需的特定元素，以获得基础材料本身不具备的所需表面性能。
了解不当控制的风险
炉气氛的选择和控制并非微不足道的细节；它们是整个热处理操作成功的核心。
不精确的代价
控制不当的气氛直接导致失败的结果。零件可能在应该坚硬的时候表面变软，或者在应该坚韧的时候变得脆。
这导致报废部件、昂贵的返工以及未能满足工程规范的基本失败，可能导致最终产品在使用中过早失效。
气氛成分至关重要
仅仅用“一种气氛”填充炉子是不够的。精确的成分至关重要。
如果其化学成分略有偏差，旨在提供保护的气氛可能会变得有害。例如，一个所谓的惰性气氛如果存在微小的氧气或水分泄漏，可能会导致大面积氧化并毁坏一整批零件。
根据您的目标做出正确选择
您的工艺目标决定了气氛必须扮演的角色。
- 如果您的主要关注点是保持零件的现有性能： 您需要一种保护性（惰性或还原性）气氛，以防止在退火或应力消除等过程中发生氧化和脱碳。
- 如果您的主要关注点是增强硬度和耐磨性等表面性能： 您需要一种活性（化学反应性）气氛，用于渗碳或渗氮等表面硬化工艺。
最终，掌握炉气氛将热处理从一个简单的加热过程转变为一个精确的工程工具。
总结表：
| 作用 | 功能 | 主要益处 |
|---|---|---|
| 保护屏障 | 防止不必要的表面反应，如氧化和脱碳 | 保持材料完整性，改善表面光洁度，保持尺寸精度 |
| 活性剂 | 通过渗碳和渗氮等工艺化学改性表面成分 | 增强硬度、耐磨性和疲劳寿命，实现卓越性能 |
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