ما هما النوعان من الأجواء الطاردة للحرارة وتطبيقاتهما؟ شرح الأجواء الغنية مقابل الأجواء الخفيفة

النوعان الرئيسيان من الأجواء الطاردة للحرارة هما الغنية (أو المركزة) والخفيفة (أو المخففة). يتم التمييز بينهما من خلال نسب خلط الهواء إلى الغاز، والتي تحدد تركيبهما الكيميائي وإمكاناتهما "المختزلة". تحتوي الأجواء الغنية على مستويات أعلى من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون لمنع الأكسدة، بينما تحتوي الأجواء الخفيفة على عوامل اختزال أقل وتستخدم عندما تكون حماية السطح أقل أهمية أو تكون الأكسدة مطلوبة.

الاختيار بين الأجواء الغنية والخفيفة هو في الأساس مقايضة بين الحماية والتكلفة. توفر الأجواء الغنية بيئة "مختزلة" لحماية أسطح الفولاذ، في حين أن الأجواء الخفيفة هي حلول فعالة من حيث التكلفة للمعادن غير الحديدية مثل النحاس أو العمليات التي تكون فيها الأكسدة متعمدة.

1. الأجواء الطاردة للحرارة الغنية

يُشار إلى هذا الجو غالبًا باسم "المركز" لأنه ينتج باستخدام نسبة خلط هواء إلى غاز أقل. يحتفظ بتركيز أعلى من الغازات المختزلة، مما يجعله نشطًا كيميائيًا في منع تلف السطح.

التركيب الكيميائي

يتكون الجو الغني عادةً من 71.5٪ نيتروجين (N2)، 12.5٪ هيدروجين (H2)، 10.5٪ أول أكسيد الكربون (CO)، 5٪ ثاني أكسيد الكربون (CO2)، وحوالي 0.5٪ ميثان (CH4).

الوظيفة "المختزلة"

يشكل الوجود الكبير للهيدروجين وأول أكسيد الكربون (بإجمالي حوالي 23٪) بيئة مختزلة. هذا يعني أن الجو يمتص الأكسجين بنشاط، مما يمنعه من التفاعل مع المعدن الذي تتم معالجته.

التطبيقات الرئيسية

نظرًا لخصائصه الواقية، فإن الغاز الطارد للحرارة الغني هو المعيار للمعالجة الحرارية للمعادن الحديدية.

• تطبيع وتلدين الفولاذ: إنه ضروري لمعالجة الفولاذ منخفض الكربون لتجنب نزع الكربنة (فقدان الكربون من سطح الفولاذ).
• اللحام بالنحاس: يستخدم على نطاق واسع للحام بالنحاس والفضة.
• التلبيد: إنه الجو المفضل لتطبيقات تلبيد المساحيق المعدنية.

2. الأجواء الطاردة للحرارة الخفيفة

تُعرف أيضًا باسم الأجواء الطاردة للحرارة "الخفيفة"، ويتم إنتاجها بنسبة خلط هواء إلى غاز أعلى. ينتج عن ذلك احتراق كامل تقريبًا، تاركًا القليل جدًا من المكونات القابلة للاحتراق أو المختزلة المتبقية في الغاز.

التركيب الكيميائي

يتكون الجو الخفيف بشكل أساسي من النيتروجين (86.8٪) وثاني أكسيد الكربون (10.5٪). يحتوي على مستويات منخفضة جدًا من الغازات المختزلة، مع حوالي 1.5٪ فقط من أول أكسيد الكربون و1.2٪ من الهيدروجين.

الوظيفة "المؤكسدة"

نظرًا لانخفاض محتوى الهيدروجين وارتفاع محتوى ثاني أكسيد الكربون، فإن هذا الجو غير مناسب للمعالجة الحرارية الساطعة للفولاذ. في سياق الفولاذ، يعمل محتوى CO2 العالي كعامل مؤكسد، مما سيؤدي إلى تكوين قشور أو بهتان على سطح المعدن.

التطبيقات الرئيسية

تستخدم الأجواء الخفيفة للعمليات التي لا تكون فيها البيئة المختزلة ضرورية أو حيث تكون الأكسدة السطحية المتعمدة مطلوبة.

• تلدين النحاس: بينما يكون مؤكسدًا للفولاذ، فإن هذا الجو مناسب لتلدين النحاس.
• الأكسدة المتحكم بها: يتم اختياره خصيصًا للعمليات التي تتطلب تفاعلًا كيميائيًا مع السطح بدلاً من الحماية منه.

فهم المقايضات

عند اختيار جو، يجب عليك الموازنة بين النشاط الكيميائي وحساسية المواد.

خطر نزع الكربنة

إذا استخدمت جوًا خفيفًا على الفولاذ، فإن محتوى CO2 العالي سيتفاعل مع الكربون الموجود على سطح الفولاذ. هذا يسبب نزع الكربنة، مما يؤدي إلى طبقة سطحية ناعمة وضعيفة. الأجواء الغنية مطلوبة للحفاظ على مستويات الكربون في الفولاذ منخفض الكربون.

السلامة والقابلية للاشتعال

تحتوي الأجواء الغنية على أكثر من 20٪ من الغازات القابلة للاحتراق (H2 و CO)، مما يجعلها قابلة للاشتعال؛ تتطلب معالجة وبروتوكولات سلامة دقيقة. الأجواء الخفيفة، التي تحتوي على أقل من 4٪ من الغازات القابلة للاحتراق، غير قابلة للاشتعال بشكل عام وأسهل في التعامل معها، ولكنها تفتقر إلى القوة الواقية للمعادن الحديدية.

اتخاذ القرار الصحيح لهدفك

يعتمد القرار بالكامل على المعدن الذي تعالجه والتشطيب السطحي الذي تحتاجه.

• إذا كان تركيزك الأساسي هو حماية الفولاذ منخفض الكربون: استخدم جوًا طاردًا للحرارة غنيًا لمنع نزع الكربنة وضمان سطح نظيف أثناء التلدين أو التلبيد.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو تلدين النحاس: استخدم جوًا طاردًا للحرارة خفيفًا، حيث يوفر بيئة عملية كافية دون تكلفة أو قابلية للاشتعال لخلطات الهيدروجين العالية.

في النهاية، استخدم الأجواء الغنية لمنع الأكسدة على الفولاذ، والأجواء الخفيفة لتحفيز الأكسدة أو معالجة المعادن غير الحديدية.

جدول ملخص:

الميزة	الجو الطارد للحرارة الغني	الجو الطارد للحرارة الخفيف
التركيب الأساسي	~12.5٪ H2، 10.5٪ CO، 71.5٪ N2	~1.2٪ H2، 1.5٪ CO، 86.8٪ N2
الطبيعة الكيميائية	مختزل بقوة	مؤكسد قليلاً
القابلية للاشتعال	قابل للاشتعال (>20٪ قابل للاشتعال)	غير قابل للاشتعال (<4٪ قابل للاشتعال)
التطبيقات الرئيسية	تلدين الفولاذ، التلبيد، اللحام بالنحاس	تلدين النحاس، الأكسدة المتحكم بها
الميزة الرئيسية	يمنع نزع الكربنة والأكسدة	فعال من حيث التكلفة؛ معالجة أكثر أمانًا

قم بتحسين عملياتك الحرارية مع KINTEK Precision

يعد اختيار الجو المناسب أمرًا بالغ الأهمية لسلامة موادك. في KINTEK، نحن متخصصون في توفير معدات واستهلاكيات مختبرية عالية الأداء مصممة للتحكم البيئي الدقيق.

سواء كنت بحاجة إلى أفران عالية الحرارة متقدمة (صندوقية، أنبوبية، أو فراغية)، أو مفاعلات عالية الحرارة وعالية الضغط متخصصة، أو استهلاكيات أساسية مثل البوتقات والسيراميك، فإن فريق الخبراء لدينا على استعداد لدعم أهداف البحث والإنتاج الخاصة بك.

عزز نتائج المعالجة الحرارية الخاصة بك اليوم - اتصل بنا الآن لمناقشة حلولك المخصصة!