3.5.1. Контролируемые и защитные атмосферы

В качестве защитных атмосфер используются газовые среды из  технически чистого азота, гелия, аргона и других инертных газов.

В ряде случаев для защиты металла от окисляющего действия  газообразной среды используют вариант вакуумирования рабочего пространства промышленного агрегата, например нагревательной печи.

Кроме вышеуказанных приемов защиты металлических материалов от окисления при высоких температурах, используют контролируемые атмосферы – газообразные смеси с контролируемым значением окислительного потенциала.

Принцип выбора состава контролируемой атмосферы сводится к выполнению неравенства вида:

,                                                                  (3.40)

где -  кислородный потенциал газовой фазы; - кислородный потенциал оксида металла.

В промышленных условиях в качестве контролируемых атмосфер используются:

• азот и влажный водород (N2+H2/H2O); эту газовую смесь получают диссоциацией аммиака и дожиганием образовавшегося при диссоциации водорода;
• азот, моно - и диоксид углерода (N2+СO/CO2); данную газовую смесь получают в древесноугольных генераторах;
• азот, влажный водород, моно – и диоксид углерода (N2+H2/H2O+СO/CO2):эта атмосфера - продукт неполного сгорания углеводородов;
• азот, моно - и диоксид  углерода, метан, водород  (N2,СO/CO2,CH4/H2);эта науглероживающая атмосфера, выполняющая  кроме защитных функций и роль  науглероживающей.

Часто, особенно  в практике термической обработке используются атмосферы, называемые эндо - и  экзотермическими контролируемыми атмосферами (эндо – и экзогаз).

Состав экзогаза:

10%CO; 16%H2; <0,05%CO2; 1,5%CH4; N2(ост.);

Состав эндогаза:

20%CO; 40%H2; <1%CH4; N2(ост.).

Из данных состава следует, что эндоатмосфера нейтральна и не содержит газов – окислителей, но взрывоопасна, поэтому используется только в герметически закрытых нагревательных устройствах.