在機械加(jia)工過程中，對(dui)機械零件(jian)(jian)進(jin)行(xing)熱(re)處理(li)，必須(xu)將其放入(ru)各式(shi)加(jia)熱(re)爐中加(jia)熱(re)，達(da)到(dao)預定溫度(du)后，保(bao)溫一段時間后出爐，再進(jin)行(xing)冷卻，來完成一個熱(re)處理(li)工序。在機械制造業(ye)中，處理(li)的零件(jian)(jian)大(da)部分是鋼(gang)鐵(tie)材料(liao)，鋼(gang)鐵(tie)零件(jian)(jian)在爐中加(jia)熱(re)，500℃時表面產生氧化，即(ji)發生脫(tuo)碳現象。如(ru)果(guo)是對(dui)毛坯件(jian)(jian)的處理(li)，隨后還有加(jia)工余量(liang)，可保(bao)證將氧化脫(tuo)碳層去除。如(ru)果(guo)是最(zui)后熱(re)處理(li)過程，零件(jian)(jian)僅留(liu)少量(liang)的磨加(jia)工量(liang)。如(ru)果(guo)氧化脫(tuo)碳層深(shen)，最(zui)后加(jia)工不能(neng)去除，將大(da)大(da)降低零件(jian)(jian)熱(re)處理(li)后的性能(neng)。
鋼鐵零件在加熱時的(de)(de)脫(tuo)(tuo)碳現象(xiang)(xiang)，是因為加熱介質中(zhong)存(cun)在氧氣(qi)(qi)，只要隔絕(jue)氧氣(qi)(qi)加熱，就可避免氧化(hua)脫(tuo)(tuo)碳現象(xiang)(xiang)，這就要求(qiu)不要在空氣(qi)(qi)爐中(zhong)加熱，通常(chang)是在鹽(yan)浴(yu)爐中(zhong)加熱。用(yong)鹽(yan)浴(yu)來(lai)隔絕(jue)氧氣(qi)(qi)，必須對鹽(yan)浴(yu)進行(xing)脫(tuo)(tuo)氧處(chu)理。處(chu)理的(de)(de)鹽(yan)渣及蒸汽(qi)對環境(jing)也(ye)有(you)污(wu)染。也(ye)有(you)用(yong)真空爐進行(xing)處(chu)理的(de)(de)，但密封技術要求(qiu)較高(gao)，且(qie)爐膛不能做的(de)(de)太大，限制了(le)它的(de)(de)應(ying)用(yong)。
在(zai)工業中大量采用(yong)的(de)是(shi)(shi)氣(qi)體(ti)保護(hu)(hu)爐。在(zai)熱處理過(guo)程中，采用(yong)的(de)氣(qi)體(ti)是(shi)(shi)多種多樣的(de)，有用(yong)氬氣(qi)保護(hu)(hu)的(de)，有用(yong)氮基保護(hu)(hu)的(de)，大量采用(yong)氮基保護(hu)(hu)氣(qi)氛。
用氮基(ji)保護(hu)可以不使(shi)鋼鐵零件(jian)產(chan)生氧化(hua)脫碳(tan)，大(da)大(da)提高(gao)熱處(chu)(chu)理零件(jian)的表面質(zhi)(zhi)量(liang)，特別(bie)是(shi)處(chu)(chu)理一些(xie)形狀復雜的工(gong)具模具，它們經過(guo)淬火后，型腔(qiang)不再進行加(jia)(jia)工(gong)，如果有氧化(hua)脫碳(tan)現象將大(da)大(da)降低表層(ceng)的硬度，也就(jiu)是(shi)降低其耐(nai)磨性(xing)(xing)和使(shi)用壽(shou)命。而采用氮基(ji)保護(hu)氣氛中性(xing)(xing)加(jia)(jia)熱，工(gong)作表面不再產(chan)生任何(he)氧化(hua)脫碳(tan)現象，也就(jiu)提高(gao)了(le)(le)工(gong)件(jian)表層(ceng)熱處(chu)(chu)理質(zhi)(zhi)量(liang)，延長了(le)(le)工(gong)件(jian)的使(shi)用壽(shou)命。
熱處(chu)理(li)設備中，為了使(shi)用(yong)(yong)不同的氣體(ti)進行(xing)保護，有一(yi)種(zhong)多用(yong)(yong)爐或(huo)流態化爐，可以使(shi)用(yong)(yong)氮氣與各類(lei)載體(ti)按不同的比例配合，可以進行(xing)氮化、氮一(yi)碳共滲(shen)（軟氮化）、滲(shen)碳等多種(zhong)化學(xue)熱處(chu)理(li)。
基于對加熱處(chu)理過程提供保(bao)護(hu)，并(bing)且(qie)能配制以上各(ge)種(zhong)不同載氣進行各(ge)種(zhong)不同的(de)化學(xue)熱處(chu)理，不僅方便(bian)了材料的(de)熱處(chu)理工藝(yi)，極(ji)大地提高(gao)了熱處(chu)理效(xiao)率(lv)。
氮(dan)基保護氣(qi)(qi)(qi)氛是(shi)以(yi)純氮(dan)（99.99%）或工業氮(dan)為原料氣(qi)(qi)(qi)體(ti)，加入適當碳氫(qing)化(hua)合(he)(he)物(wu)（例如天然(ran)氣(qi)(qi)(qi)、丙烷等），必(bi)要時還(huan)加入某些參加反應的(de)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)，例如氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)、氨氣(qi)(qi)(qi)、二氧(yang)化(hua)碳、空氣(qi)(qi)(qi)等，從而(er)制成以(yi)氨氣(qi)(qi)(qi)為主要成分的(de)混合(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)。這(zhe)類氣(qi)(qi)(qi)體(ti)不含或含有一定(ding)的(de)還(huan)原性(xing)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)，可廣泛應用于各種(zhong)加熱過程，如光亮(liang)熱處(chu)(chu)理(li)(li)、化(hua)學熱處(chu)(chu)理(li)(li)、釬焊(han)以(yi)及粉末冶金燒結等工藝過程。
用于熱處理的氮氣大體可以分為以下幾種：
一(yi)、純氧氣(qi) 一(yi)般指含氮氣(qi)99.99%以上的保護氣(qi)。
二(er)、氨基中(zhong)性保(bao)護(hu)氣 是指對(dui)鋼鐵不氧化、不脫碳、不滲(shen)碳的保(bao)護(hu)氣。這(zhe)種保(bao)護(hu)氣還(huan)具有(you)一定還(huan)原性。由于其對(dui)各種含碳量的鋼都(dou)有(you)保(bao)護(hu)性，只要(yao)加熱周(zhou)期相同，不同含碳量的鋼都(dou)可以在同一爐中(zhong)處理，可用(yong)于淬(cui)火(huo)、退(tui)火(huo)、回火(huo)等高、中(zhong)、低溫各種熱處理工(gong)序，達到(dao)光亮的效(xiao)果。常用(yong)的中(zhong)性氣體有(you)以下幾種：
1. 氮氣+氫氣 ：該(gai)保護氣具有一(yi)定的還原(yuan)性和微弱的脫(tuo)碳性。氣體(ti)中的含(han)氫量(liang)一(yi)般(ban)控(kong)制(zhi)在0.5%~3%不等。
2.氮氣(qi)+ 一氧(yang)化碳(tan) + 氫(qing)(qing)氣(qi)：該保(bao)護氣(qi)可(ke)用于鋼(gang)(gang)(gang)結構、工(gong)具鋼(gang)(gang)(gang)、軸承鋼(gang)(gang)(gang)的(de)無(wu)氧(yang)化、無(wu)脫碳(tan)、無(wu)滲碳(tan)熱(re)處理(li)，例如在一氧(yang)化碳(tan)含量0.5%~1%、氫(qing)(qing)氣(qi)1%~2%的(de)保(bao)護氣(qi)中對工(gong)模具鋼(gang)(gang)(gang)、高(gao)(gao)速鋼(gang)(gang)(gang)、軸承鋼(gang)(gang)(gang)進行退火、淬火處理(li)。在一氧(yang)化碳(tan)+氫(qing)(qing)氣(qi)含量達(da)到2%的(de)氮基(ji)氣(qi)氛(fen)中，將含碳(tan)量為1%的(de)高(gao)(gao)速鋼(gang)(gang)(gang)加熱(re)至1200℃，40分(fen)鐘后基(ji)本無(wu)脫碳(tan)現象(xiang)。這種保(bao)護器(qi)的(de)制備可(ke)用工(gong)業氮氣(qi)經甲醇凈化獲得(de)。
3.氮基(ji)碳(tan)勢(shi)氣(qi)(qi)氛：這是(shi)一種活性成分含量較(jiao)高(gao)的氮基(ji)氣(qi)(qi)氛。通常(chang)可在氮氣(qi)(qi)中(zhong)加入適量添加劑（碳(tan)氫(qing)化(hua)合物或(huo)烴的含氧(yang)衍(yan)生物）可獲得(de)碳(tan)勢(shi)氣(qi)(qi)氛，供滲碳(tan)處理。
4.氮(dan)-甲醇保護(hu)氣(qi)：這是目(mu)前國外廣泛采(cai)用的一種(zhong)氮(dan)基氣(qi)氛。控制氮(dan)與甲醇的比例，使氣(qi)氛中(zhong)一氧(yang)化碳(tan)：氫氣(qi)：氮(dan)氣(qi)=1：2：2。
采用(yong)氮(dan)(dan)基(ji)氣(qi)(qi)(qi)(qi)氛(fen)(fen)熱(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)優點：一(yi)(yi)(yi)是(shi)(shi)(shi)(shi)節約能(neng)源。與吸熱(re)(re)(re)式氣(qi)(qi)(qi)(qi)氛(fen)(fen)相比，使(shi)用(yong)氮(dan)(dan)基(ji)氣(qi)(qi)(qi)(qi)氛(fen)(fen)可節約燃料(liao)消耗25%~85%。二(er)是(shi)(shi)(shi)(shi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)源豐(feng)富。氮(dan)(dan)基(ji)氣(qi)(qi)(qi)(qi)氛(fen)(fen)中(zhong)氮(dan)(dan)源的(de)(de)制備因主(zhu)要(yao)來自空氣(qi)(qi)(qi)(qi)，氣(qi)(qi)(qi)(qi)源十分豐(feng)富。三是(shi)(shi)(shi)(shi)可提高產(chan)品質(zhi)量(liang)。氮(dan)(dan)基(ji)氣(qi)(qi)(qi)(qi)氛(fen)(fen)含一(yi)(yi)(yi)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)和氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)含量(liang)少，大大減少氫脆(cui)和內氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)。通常吸熱(re)(re)(re)式氣(qi)(qi)(qi)(qi)氛(fen)(fen)由(you)于(yu)(yu)一(yi)(yi)(yi)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)和氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)含量(liang)高，對鋼(gang)(gang)(gang)鐵而(er)言是(shi)(shi)(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)還原氣(qi)(qi)(qi)(qi)體。但一(yi)(yi)(yi)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)對鉻(ge)(ge)(ge)、錳、鍶、鉬、鈦等元素(su)都是(shi)(shi)(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑。所以(yi)吸熱(re)(re)(re)式氣(qi)(qi)(qi)(qi)氛(fen)(fen)對碳(tan)(tan)(tan)鋼(gang)(gang)(gang)是(shi)(shi)(shi)(shi)光亮加(jia)熱(re)(re)(re)氣(qi)(qi)(qi)(qi)氛(fen)(fen)，而(er)對合(he)(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)加(jia)熱(re)(re)(re)表(biao)面(mian)形成黑色(se)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物。例如(ru)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)、軸(zhou)承(cheng)(cheng)鋼(gang)(gang)(gang)鉻(ge)(ge)(ge)含量(liang)較高，由(you)于(yu)(yu)鉻(ge)(ge)(ge)和氧(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)親和力(li)很強，所以(yi)鉻(ge)(ge)(ge)在一(yi)(yi)(yi)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)和二(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)氛(fen)(fen)中(zhong)要(yao)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)。在吸熱(re)(re)(re)式氣(qi)(qi)(qi)(qi)氛(fen)(fen)中(zhong)一(yi)(yi)(yi)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)含量(liang)達到25%左右(you)，所以(yi)對大多數不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)、軸(zhou)承(cheng)(cheng)鋼(gang)(gang)(gang)、高鉻(ge)(ge)(ge)鋼(gang)(gang)(gang)在吸熱(re)(re)(re)式氣(qi)(qi)(qi)(qi)氛(fen)(fen)中(zhong)熱(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)結果不(bu)理(li)(li)(li)想。在鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)表(biao)面(mian)會產(chan)生一(yi)(yi)(yi)層氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)層。同樣鉻(ge)(ge)(ge)在水氣(qi)(qi)(qi)(qi)氛(fen)(fen)中(zhong)也會氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)。因此對高鉻(ge)(ge)(ge)合(he)(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)來說，采用(yong)吸熱(re)(re)(re)式氣(qi)(qi)(qi)(qi)氛(fen)(fen)從理(li)(li)(li)論上分析是(shi)(shi)(shi)(shi)不(bu)適(shi)合(he)(he)的(de)(de)。而(er)采用(yong)氮(dan)(dan)基(ji)氣(qi)(qi)(qi)(qi)氛(fen)(fen)就可減輕合(he)(he)金(jin)元素(su)的(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)程(cheng)度，提高熱(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)質(zhi)量(liang)。四是(shi)(shi)(shi)(shi)適(shi)應性廣。氮(dan)(dan)基(ji)氣(qi)(qi)(qi)(qi)氛(fen)(fen)適(shi)用(yong)于(yu)(yu)各類碳(tan)(tan)(tan)鋼(gang)(gang)(gang)、合(he)(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)和不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)以(yi)及(ji)銅、鋁等有(you)色(se)金(jin)屬的(de)(de)熱(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)。五是(shi)(shi)(shi)(shi)安全(quan)性好。氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)是(shi)(shi)(shi)(shi)中(zhong)性氣(qi)(qi)(qi)(qi)體，無毒、不(bu)污染(ran)環(huan)境(jing)、無爆炸(zha)危險，便于(yu)(yu)運(yun)輸、管理(li)(li)(li)和使(shi)用(yong)。
綜合氮基(ji)氣(qi)氛(fen)熱(re)處(chu)理(li)有明顯的(de)優勢，因此我國(guo)的(de)重點企(qi)業和項目已經采用了國(guo)外的(de)先(xian)進氣(qi)源(yuan)裝置和氮基(ji)氣(qi)氛(fen)進行各種熱(re)處(chu)理(li)。但是面對(dui)量大(da)面廣的(de)國(guo)內市場，只有大(da)力(li)推廣國(guo)產化(hua)熱(re)處(chu)理(li)設備，才能提高我國(guo)的(de)無(wu)氧化(hua)加(jia)熱(re)水平。
