具有強(qiáng)烈碳作用的氣體---甲烷是一種滲碳性氣體，它在高溫下能分解出大量碳原子滲入鋼鐵零件的表面使其增碳。
實際上通入熱處理爐內(nèi)的氣氛是多種氣體混合物，其中有氧化性氣體、中性氣體、還原性氣體和滲碳性氣體等。在高溫下加熱時其化學(xué)反應(yīng)很復(fù)雜。只能用CO2/CO和H2O/H2的相對含量來判斷它們與鋼鐵零件的作用。
具有氧化、脫碳作用的氣體--除氧之外，二氧化碳和水蒸氣的作用和氧一樣，在高溫下同樣能使鋼鐵零件產(chǎn)生氧化和脫碳。管式爐在可控氣氛熱處理爐中應(yīng)嚴(yán)格控制這兩種氣體的含量。
具有還原作用的氣體---氫和一氧化碳是屬于這類氣體。它們不僅能在高溫加熱保護(hù)鋼鐵零件不氧化、不脫碳，不有能使氧化鐵還原成鐵的作用，箱式爐其中一氧化碳又是一種增碳性的氣體。
中性氣體---氮氣在高溫加熱時和鋼鐵不發(fā)生任何作用，即不氧化。不脫碳、也無還原和增碳作用，故為中性氣體。
鋼鐵零件在空氣中加熱時，由于空氣含有大量氧氣會使這些零件產(chǎn)生氧化和脫碳現(xiàn)象。為了防止這些現(xiàn)象的發(fā)生，在加熱時可向工作爐內(nèi)通一些能使鋼鐵零件不氧化、不脫碳的氣體--即 可 控氣氛。這些氣體的主要萬分是一氧化碳（CO）、氫（H2）、氮（N2）、及微量的二氧化碳（CO2）、水蒸氣（H2O）和甲烷（CH4）等氣體。箱式電爐這些氣體和鋼鐵及其碳化物的化學(xué)反應(yīng)是很復(fù)雜的（見下表），總的可以歸納加入以下幾種氣體：各種氣體與鋼鐵及其碳化物的化學(xué)反應(yīng)。
氣體成份 無氧化條件（%） 化學(xué)反應(yīng) 性質(zhì) 不脫碳的條件(%)
O2 0 2Fe+O2->2FeOFe3C+O2->3Fe+CO2 強(qiáng)烈氧化強(qiáng)脫碳 0
N2 100 --- 中性 100
CO2 <5 Fe+CO2->FeO+COFe3C+CO2->3Fe+H2+CO2 強(qiáng)氧化強(qiáng)脫碳 0
H2O <3 Fe+H2O->FeO+H2Fe3C+H2O->3Fe+H2+CO2 氧化性強(qiáng)脫碳 <0.25
CO 8--20 Fe+2CO->Fe(C)+CO2FeO+CO->Fe(C)+CO2 強(qiáng)滲碳還原性
H2 2--100 FeO+H2->Fe+H2O 強(qiáng)還原
CH4 1 Fe+CH4->Fe(C)+2H2 強(qiáng)滲碳
當(dāng)增加原料氣的含量時，可減少反應(yīng)中H2O和CO2的含量，增加了CO和H2的量，因而使CO2/CO和H2O/H2的比例減少，混合比降低可增加反應(yīng)氣的還原性。從而能保證工件不氧化。當(dāng)CO和H2的含量足夠大時，就有利于還原和增碳反應(yīng)。
鋼鐵零件在可控氣氛中加熱時，除要考慮可控氣氛的成份及加熱溫度外，還應(yīng)該考慮被處理鋼材的含碳量。對一定含碳量的鋼材在一定溫度下加熱時，管式電爐有著與它們相平衡的CO2和H2O的含碳量。如當(dāng)溫度升高或鋼材含碳量增加時，要降低可控氣氛中CO2的含量才能達(dá)到平衡。
綜上所述得出的結(jié)論是：在750--950℃的熱處理溫度范圍內(nèi)，要使鋼鐵零件在加熱時不氧化，必須使可控氣氛CO2/CO的比例值相應(yīng)小于0.7-0.4;H2O/H2的比值小于0.4--0.7，如要求鋼鐵不脫碳時，對上述經(jīng)值要求還要小得多。
要控制可控氣氛中的CO和H2的比例，只要采取適當(dāng)?shù)目諝夂驮蠚馊纾ㄈ绫椤⒍⊥椋┑幕旌媳染涂梢粤恕?BR>
