I processi di trattamento termico si basano su vari gas per controllare l'atmosfera e ottenere le proprietà metallurgiche desiderate senza reazioni indesiderate.
5 gas essenziali da conoscere
1. Gas inerti
I gas inerti come l'argon, l'elio e l'azoto sono ampiamente utilizzati nel trattamento termico, soprattutto per i metalli non ferrosi come rame, ottone e alluminio.
Questi gas creano un ambiente non reattivo, impedendo l'ossidazione e altre reazioni chimiche indesiderate.
L'argon e l'elio sono considerati più inerti dell'azoto, che può reagire con alcuni acciai ad alte temperature.
Questi gas sono spesso utilizzati in combinazioni come Ar/He, Ar/He/N2 e N2/He per ottimizzare le loro proprietà protettive.
2. Agenti riducenti
L'idrogeno è utilizzato come agente riducente nei processi di trattamento termico, in particolare per purificare gli ossidi di ferro e rame.
Contribuisce a rimuovere l'ossigeno dalle superfici metalliche, impedendone l'ossidazione.
L'idrogeno non è inerte e deve essere maneggiato con attenzione a causa della sua infiammabilità e del potenziale di infragilimento da idrogeno in alcuni metalli.
3. Idrocarburi
I gas idrocarburi come il metano (CH4), il propano (C3H8), l'etano (C2H6) e l'acetilene (C2H2) sono utilizzati per produrre atmosfere ricche di carbonio all'interno del forno.
Questi gas si decompongono ad alte temperature, rilasciando carbonio nascente che può interagire con la superficie del metallo, influenzandone il contenuto di carbonio e le proprietà.
La scelta del gas idrocarburo è fondamentale per evitare fuliggine e altri effetti indesiderati.
4. Ammoniaca
L'ammoniaca viene utilizzata per il suo contenuto di azoto e idrogeno.
Può essere utilizzata come fonte di azoto nei processi di nitrurazione o come fonte di idrogeno nelle atmosfere riducenti.
L'uso dell'ammoniaca consente un controllo preciso del contenuto di azoto e idrogeno nell'atmosfera del forno, che è fondamentale per alcuni processi di trattamento termico.
5. Atmosfere endotermiche
Su scala industriale, le atmosfere protettive sono spesso costituite da miscele di monossido di carbonio (CO), idrogeno (H2), azoto (N2), anidride carbonica (CO2) e tracce di vapore acqueo.
Questi gas vengono prodotti utilizzando generatori endotermici o iniettando miscele di azoto e metanolo direttamente nel forno.
La stabilità di queste atmosfere, in particolare il contenuto di CO, è fondamentale per un controllo accurato del carbonio durante l'austenitizzazione.
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