愛協林軟氮化爐低壓氮氣的使用

唐山亞捷機械有限公司（河北 064002）劉久成

1.目的

氫氣是無色、無味可燃的還原性氣體，在空氣中的爆炸極限為4%～74.2%，可以說氫氣在空氣中能夠燃燒的范圍很大。在進行氮碳共滲的過程中，會產生20%左右的氫氣，因此在軟氮化爐的使用過程中如何防止爆炸、確保安全生產，便成為一個非常重要的環節。發生爆炸的三要素是密閉空間、著火點、爆炸可燃比，軟氮化爐在正常生產過程中，前兩個條件已經滿足了，之所以沒有發生爆炸，是因為我們在從工件入爐到出爐的整個工藝過程合理使用了低壓氮氣。可以這樣說，是因為低壓氮氣適時、適量的通入，才保證沒有達到爆炸可燃比。

2.軟氮化工作流程

在真空清洗機進行前清洗，在高溫回火爐進行預氧化。具體如下：

在軟氮化爐完成氮碳共滲、快速冷卻形成白亮層。首先經過預氧化的工件進入前室，在前室經過的低壓氮氣換氣時間后，工件被內推拉鏈推進后室；進入后室后，先進行30min左右的低壓氮氣吹掃，然后開始進行氮碳共滲，之后進行20min左右的低壓氮氣換氣，一般氫含量8%左右，工件被內推拉鏈拉回前室；工件到達前室后，快速入油淬火，同時用低壓氮氣進行約15min前室換氣。淬火完成，前室換氣結束后，工件被料車拉出前室。在普通清洗機完成后清洗。

3.低壓氮氣的使用

低壓氮氣一般源自制氮機或液氮，純度要求99.95%以上，壓力要求6kPa左右，實際流量由球閥開啟度控制，流量的大小從玻璃轉子流量計上讀出，壓力大小通過低壓氮氣壓力表顯示，通斷由電磁閥控制。低壓氮氣流量具體數據見表1（以4/2型爐子為例）。

表1 低壓氮氣流量具體數據

4.應用舉例

以江鈴汽車集團軟氮化爐生產線為例，其爐型為4/2型軟氮化爐，開發產品為發動機曲軸，材料為42CrMoSi，工藝：氮碳共滲570℃×4h，氫含量為15%。其軟氮化低壓氮氣描述見表2。

表2 江鈴軟氮化低壓氮氣描述

5.后記

由此可見，低壓氮氣在整個程序動作過程中無不存在，其不但起著工藝氣氛的載體作用，并且對整個工藝程序過程中的安全起著重要的作用。從氫氣的爆炸混合比我們可以看出，氫氣的爆炸混合比范圍相當大（4%～74.2%），如果我們在工藝前或工藝后沒有低壓氮氣的置換和保護，可見危險系數相當高，發生爆炸的可能性相當大。因此，對軟氮化爐來說低壓氮氣是必不可少的，是非常重要的一部分，是工藝氣氛的載體，也是設備安全的保護傘。