液氮在材料熱處理中的應(yīng)用

液氮是液態(tài)氮。液氮可以通過專用設(shè)備制備，也可以在制備液氧的過程中作為副產(chǎn)物獲得。液氮的溫度非常低，沸點(diǎn)為-195.8℃，可用作制冷劑。液氮也可以從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)并變成氮?dú)猓缓罂梢詫⒌獨(dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體傳遞到熱處理爐中。在空氣中，氮的比例最大。液氮不像液氧易燃易爆。因此，液氮具有資源豐富，安全性好的優(yōu)點(diǎn)。 1.液氮在真空熱處理中的應(yīng)用真空熱處理是國內(nèi)外比較先進(jìn)的熱處理方法。在真空熱處理中，氮通常是不可分割的。例如，在真空爐中加熱鋼鐵零件時(shí)，如果真空度太高，為了防止工件材料中合金元素的揮發(fā)，必須在爐子中充入適量的氮?dú)猓赃_(dá)到提升爐中微量氣體的壓力。又例如，在真空加熱油淬火的真空淬火工序中，為了確保或提高淬火油的冷卻能力，需要在工件冷卻之前在真空爐中填充足夠的氮。在高壓氣體淬火過程中，有必要在高于一個(gè)大氣壓的壓力下用氮?dú)饪焖偬畛湔婵諣t。在對(duì)鋼制零件進(jìn)行真空回火時(shí)，必須在抽真空后再充入氮?dú)猓詫?shí)現(xiàn)爐內(nèi)保護(hù)氣體循環(huán)的均勻加熱以及回火后的快速冷卻。真空熱處理需要多種氮源。因?yàn)橐旱拿芏缺鹊拿芏却蟮枚啵云潴w積比氮的體積小得多，這便于運(yùn)輸和存儲(chǔ)，并且當(dāng)大量供應(yīng)時(shí)便宜。因此，液氮是用于真空熱處理的重要氮源之一。國外許多國外制造商使用大型的專用儲(chǔ)罐來存儲(chǔ)由液氮供應(yīng)商的專用車輛運(yùn)輸?shù)囊旱⑹褂脧囊后w中逐漸蒸發(fā)的氮。氮?dú)膺M(jìn)行真空熱處理。他們認(rèn)為使用液氮比使用瓶裝氮或氮?dú)飧?jīng)濟(jì)。當(dāng)然，使用液態(tài)氮還是向瓶裝氮?dú)饣虻獨(dú)獍l(fā)生器供應(yīng)氮?dú)馐欠窬哂谐杀拘б妫Q于當(dāng)?shù)貧怏w源的具體條件以及熱處理設(shè)備中使用的氮?dú)饬俊?3.液氮在材料的低溫處理中的應(yīng)用精密測(cè)量工具和一些精密設(shè)備要求其組織穩(wěn)定且在使用和存儲(chǔ)過程中不變形。這些由鋼制成的精密測(cè)量工具和設(shè)備中，有一些在淬火后保留了奧氏體。如果不消除殘留的奧氏體，則這些量規(guī)和裝置很難確保它們不變形。消除這種殘余奧氏體的有效方法是對(duì)其進(jìn)行冷處理，將殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，并將其回火成穩(wěn)定的回火組織。一些鋁合金零件在切割或長時(shí)間存放和使用時(shí)容易變形。如果不能解決變形問題，則很容易在加工過程中引起或?qū)е赂邚U品率或所售產(chǎn)品的質(zhì)量。這些變形問題通常與由原材料或切削加工引起的殘余內(nèi)應(yīng)力有關(guān)。為了解決這些變形問題，有時(shí)需要高溫和低溫循環(huán)熱處理方法以消除殘余應(yīng)力。毛巾包括冷處理和低于130°C的低溫處理。為了消除鋁合金零件淬火后的殘余應(yīng)力，有時(shí)需要進(jìn)行回硬，即對(duì)淬火的工件進(jìn)行深度冷卻，然后再進(jìn)行淬火。使用更快的加熱速率來提高工件的溫度，以便在淬火應(yīng)力時(shí)產(chǎn)生相反的熱量。也有一些特殊用途的材料或產(chǎn)品。為了滿足在低溫環(huán)境中使用的尺寸穩(wěn)定性和安全性要求，還需要對(duì)其進(jìn)行冷處理或低溫處理。由于液氮的溫度為-196℃，化學(xué)穩(wěn)定性也良好，因此可以直接或間接用于上述冷處理。一些形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，不需要擔(dān)心低溫裂紋或機(jī)械性能變化的鋁合金零件或鋼零件可以直接浸入液氮中進(jìn)行低溫處理。當(dāng)不能直接浸入時(shí)，可以使用液氮的揮發(fā)性氣體作為冷卻介質(zhì)。液氮也可以用作制冷劑，以將裝有工件的容器（低溫箱）冷卻至所需的冷加工溫度。