碳势

渗碳炉中气氛碳势的测量与控制，1950年前后主要用氯化锂露点仪。1970年前后大多采用红外线气体分析仪。70年代中期美国在热处理行业引进氧探头进行碳势控制。80年代中期，欧、美、日等全部改用氧探头测量和控制碳势。

碳势控制技术是热处理界关注的话题，技术人员在研究中发现，无论是吸热式还是滴注式气氛都可进行有效的碳势控制，而除了传统的氧探头测量碳势外，便携式的三气分析仪也同样适用于这两种工艺中。 武汉华敏的技术人员发现，稳定气氛是热处理工艺运行和工件品质的保障，传统碳势控制仪表都是炉气稳定状态的环境中测量传统的 “定碳”，操作复杂繁琐，且易产生误差。

还原性气氛可分为四类

（1）干燥的氢气和不含氧化或渗碳成分的分解氨；

（2）含有低碳势或实际上具有脱碳作用的不纯的富放热型气氛；

（3）具有中等碳势和有时加上高碳势的纯富放热型气氛，以及千燥的吸热型气氛或具有高碳势的生物碳气氛；

（4）干的吸热型气氛，加上碳氢化物气体的渗碳气氛；可以加上氨气或碳氢化物的碳氮气氛。

“还原性气氛"就是指气氛与铁和氧化铁产生反应的气氛。

除了干燥氢和分解氨外，上述所有的气氛对Ni—Cr系合金来说全是氧化性的。甚至氢或分解氨也会使铬氧化，除非氢气非常干燥。由“还原性气氛”生成的氧化物和由空气生成的氧化物截然不同。由空气生成的是一种由绿色到黑色的氧化物，是不能渗透的保护层。它阻止了这一层以下的金属进一步被氧化。而高镍—铬电热元件在通入湿的还原性气氛时，生成的氧化物是绿色的，而且是可渗透的。这种气氛继续不断地侵蚀基体金属。这种侵蚀形式叫做矗绿色腐蚀"。发生在一些合金中，如80Ni—20Cr在湿氢气、富放热型气氛和湿吸热型气氛，在加热元件温度范围即900～1010℃（1650～1850°F）内发生。然而，至少含1.25%Si的35Ni—20Cr系合金完全可以阻止绿色腐蚀。因此在980℃（1800°F）以卞炉温的湿氢气中，建议用35Ni—20Cr，而在980℃（1800°F）以上用80Ni—20Cr。

然而，对于许多实际应用和气氛条件，采用经过铌（Nb）稳定过的80Ni—20Cr合金（1.25Nb），将消除或大大减少“绿色腐蚀"的影响。

干氢知分解氨是所使用的还原性气氛中对Ni—Cr系合金影响最小的气氛。当温度升到1090℃（2000°F）以上时，这种电热元件在干燥氢中比在空气中的寿命高。这是因为，在空气中氧化的速度在高温时变得更快了。

炉温在1090℃（2000°F）以上时，不纯的富放热型气氛对80Ni—20Cr的有害作用，要比高碳势的富放热型气氛、干的吸热型气氛或生物碳气氛对80Ni—20Cr的有害作用小。高碳势的气氛使镍—铬台金渗碳，高温时更甚。铬是强碳化物生成元素，并且可能吸取足够的碳而降低合金的熔点，并使电热元件引起局部熔化和熔解。基于这一原因，当在高碳势的还原性气氛下工作时，把80Ni—20Cr的工作温度限制在最高为1090℃（2000°F）是较安全的。除非可以降低电压使电热元件的温度下降。在1040℃（1900°F）以下，使用35Ni—20Cr合金是最好的，尽管有渗碳作用，但这种作用不一定意味着降低加热元件的寿命。