在機械加工過程中，機械零件在進行熱處理時，必須放入各種加熱爐中進行加熱。達到預(yù)設(shè)溫度后，保持一段時間，然后出爐冷卻，完成熱處理過程。在機械制造業(yè)中，大多數(shù)經(jīng)過處理的零件是由鋼鐵制成的。鋼鐵零件在爐內(nèi)加熱時，表面在500℃氧化，即發(fā)生脫碳。如果對毛坯進行處理，之后會有加工余量，可以保證氧化脫碳層的去除。如果是最后的熱處理工序，零件只剩下少量的磨削加工。如果氧化脫碳層較深，在最終加工中無法去除，熱處理后零件的性能將大大降低。
鋼鐵零件在加熱過程中的脫碳現(xiàn)象是由于加熱介質(zhì)中存在氧氣。只要隔絕氧氣加熱，就可以避免氧化脫碳現(xiàn)象，這需要在鹽浴爐中加熱，而不是在空氣爐中加熱。鹽浴隔絕了氧氣，必須將其還原。處理后的鹽渣和蒸汽也污染了環(huán)境。也可以用真空爐處理，但由于密封技術(shù)要求高，爐子不能做得太大，應(yīng)用受到限制。
氣體保護爐廣泛應(yīng)用于工業(yè)。在熱處理過程中，使用了各種氣體，有氬氣保護的，有氮氣保護的，也有氮氣保護的。
有了氮基保護，鋼鐵零件不會氧化脫碳，熱處理后的零件表面質(zhì)量可以大大提高。特別是一些形狀復(fù)雜的模具。淬火后，型腔不再加工。如果有氧化脫碳，表層硬度會大大降低，即耐磨性和使用壽命會降低。但在氮基保護氣氛中進行中性加熱，不會在工作表面產(chǎn)生任何氧化脫碳，從而提高工件的表面熱處理質(zhì)量，延長工件的使用壽命。
在熱處理設(shè)備中，為了使用不同的氣體進行保護，有一種多用爐或流態(tài)化爐，可以使用不同比例的氮氣和各種載體，可以進行滲氮、氮碳共滲(軟氮化)、滲碳等各種化學(xué)熱處理。
工業(yè)氣體為熱處理過程提供保護，可以制備各種載氣進行各種化學(xué)熱處理，不僅方便了材料的熱處理過程，而且大大提高了熱處理效率。
在氮基保護氣氛中，使用純氮氣(99.99%)或工業(yè)氮氣作為原料氣，并使用適當(dāng)?shù)奶細浠衔?如天然氣、丙烷等。)和一些參與反應(yīng)的氣體，如氫氣、氨、二氧化碳、空氣等。以便制備以氨為主要成分的混合氣體。這種氣體不含或含有一定的還原性氣體，可廣泛用于各種加熱過程，如光亮熱處理、化學(xué)熱處理、釬焊和粉末冶金燒結(jié)。
用于熱處理的氮氣大致可分為以下幾類:
一、純氧一般指含氮99.99%以上的保護氣體。
二、氨基中性保護氣體是指不氧化、不脫碳、不滲碳鋼的保護氣體。這種保護氣體也有一定的還原性。由于對各種含碳量的鋼材都有保護作用，只要加熱周期相同，不同含碳量的鋼材可以在同一爐內(nèi)進行處理，可用于高、中、低溫淬火、退火、回火等各種熱處理工藝，達到光亮效果。常用的中性氣體如下:
1.氮氣+氫氣:保護氣體具有一定的還原性和弱脫碳性。氣體中的氫含量通常控制在0.5%至3%之間。
2.氮氣+一氧化碳+氫氣:這種保護氣體可用于鋼結(jié)構(gòu)、工具鋼和軸承鋼的非氧化、非脫碳和非滲碳熱處理，如工具鋼和模具鋼、高速鋼和軸承鋼在含0.5%~1%一氧化碳和1%~2%氫氣的保護氣體中的退火和淬火。在一氧化碳和氫氣含量高達2%的氮基氣氛中，將碳含量為1%的高速鋼加熱至1200℃，40分鐘后，基本沒有脫碳現(xiàn)象。保護器可以通過用甲醇凈化工業(yè)氮氣來制備。
3.氮基碳勢氣氛:這是一種活性成分含量較高的氮基氣氛。通常，可以向氮氣中加入適量的添加劑(碳氫化合物或碳氫化合物的氧化衍生物)，以獲得用于滲碳處理的碳勢氣氛。
4.氮氣-甲醇保護氣體:這是目前國外廣泛使用的氮基氣氛。控制氮氣與甲醇的比例，使得大氣中的一氧化碳:氫氣:氮氣為1: 2: 2。
氮基氣氛熱處理的優(yōu)點是:第一，節(jié)能。與吸熱型氣氛相比，使用氮基氣氛可節(jié)約燃料消耗25%~85%。二是氣源豐富。氮基大氣中氮源的制備主要來自空氣，氣源非常豐富。第三，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。氮基氣氛含有較少的一氧化碳和氫氣，這大大減少了氫脆和內(nèi)部氧化。通常，吸熱氣氛是鋼的還原氣體，因為它含有高含量的一氧化碳和氫氣。但一氧化碳是鉻、錳、鍶、鉬、鈦等元素的氧化劑。因此，吸熱氣氛對碳鋼來說是一種明亮的加熱氣氛，而合金鋼受熱表面會形成黑色氧化物。比如不銹鋼和軸承鋼中鉻的含量比較高。由于鉻和氧的親和力很強，鉻應(yīng)該在一氧化碳和二氧化碳的氣氛中被氧化。吸熱氣氛中的一氧化碳含量約為25%，因此大多數(shù)不銹鋼、軸承鋼和高鉻鋼在吸熱氣氛中的熱處理效果并不理想。鋼的表面會形成一層氧化層。同樣，鉻在水環(huán)境中也會被氧化。因此，在理論分析中，高鉻合金鋼不宜使用吸熱氣氛。使用氮基氣氛可以降低合金元素的氧化程度，提高熱處理質(zhì)量。四是適應(yīng)性廣。氮基氣氛適用于各種碳鋼、合金鋼、不銹鋼以及銅、鋁等有色金屬的熱處理。第五，安全。氮氣是一種中性氣體，無毒、無污染、不爆炸，便于運輸、管理和使用。
綜合氮基氣氛熱處理優(yōu)勢明顯，因此國內(nèi)重點企業(yè)和項目采用了國外先進的氣源裝置和氮基氣氛進行各種熱處理。但面對龐大的國內(nèi)市場，只有大力推廣國產(chǎn)熱處理設(shè)備，才能提高我國非氧化加熱水平。
