금속 재료 가공 (annealing)

밝은 강철의 소둔 열처리는 강철 산화물로 환원되는 조건이 필요합니다. 일반적으로 Ellingham 다이어그램은 순수한 금속의 산화 또는 산화의 감소에 해당하는 조건을 예측하는 데 사용되었습니다. 이 방법을 사용하여 스테인리스 강을 고려할 때 크롬과 같이 강철에 첨가 된 합금 원소의 산화철과 산화철로 환원해야하는 조건을 예측할 수 있습니다. 이 기존의 접근 방식은 순수한 금속과 그 산화물에 대해서만 열역학적 데이터 만 사용하기 때문에 정확하지 않습니다. 이는 철과 합금 성분이 고용체를 형성한다는 사실을 무시합니다. 또한 특정 온도에서 특정 금속의 산화에 대한 수소 및 수증기의 대략적인 평형 분압 비율 만 결정할 수 있습니다.

또는 FactSage™ (Thermfact / CRCT와 GTT-Technologies가 공동으로 개발 한 열 화학적 소프트웨어 및 데이터베이스 패키지)와 같은 최신 데이터베이스 및 컴퓨터 프로그램을 통해 생성 된 철강 및 기타 합금에 대해보다 정확하고 편리한 다이어그램을 사용할 수 있습니다. 또는 Thermo-Calc 소프트웨어를 사용할 수 있습니다. 순수한 수소 또는 질소-수소 분위기의 이슬점으로 제시된 산화-환원 곡선을 사용하여 산화물을 형성하지 않고 소둔 강철의 분위기를 신속하게 선택할 수 있습니다. 그림 1의 다이어그램은 FactSage를 사용하여 계산되었습니다. 이 다이어그램은 스테인리스 스틸을 대표하는 Fe-18 % Cr 및 Fe-18 % Cr-8 % Ni 시스템의 산화-환원 곡선이 해당 Cr / Cr₂O₃ 곡선보다 높다는 것을 보여줍니다. 합금 (예 : 철강)의 경우 순수 물질 (예 : 순수 금속 및 산화물)과 솔루션 데이터베이스의 열역학적 데이터를 사용하여 더 정확한 계산을 수행 할 수 있습니다. 이러한 다이어그램은 관심있는 철강 및 다양한 분위기 조성에 맞게 특별히 제작할 수 있습니다.

이러한 방법을 사용하면 수소 사용과 제품 품질의 균형을 유지하여 어닐링 작업의 문제를 해결하고 최적화 할 수 있습니다.

순수 분압 1 기압에서 수소 분압이 0.05 기압이고 해당하는 N₂-5 % H₂ 인 순수 크롬, Fe-18 % Cr 및 Fe-18 % Cr-8 % Ni의 산화-환원 곡선. (이 다이어그램은 순수 원소 및 해당 산화물에 대한 데이터와 함께 용액에 대한 열역학적 데이터를 사용하여 생성되었습니다.)

그림 1 :

산화막의 형성은 수소 / 물 분압 비, 온도 및 시간의 함수이며, 모두 노 출구에서 크게 변화 할 수 있습니다. 배출 영역 내 시간이 충분히 길면 수소와의 공기 유입 및 온도 감소와 함께 이슬점이 높아져 산화됩니다. 또한, 튜브의 ID 표면이 OD보다 더 느리게 냉각되어 불일치 한 산화를 유발할 수 있습니다. 이러한 조치에는 튜빙의 이동 속도 증가, 모든 튜빙 표면의 수소 유량 증가, 출구에 질소 커튼을 적용하여 공기 유입을 희석하고 냉각을 지원하는 것이 포함됩니다. 각 대책과 관련하여 기술, 안전 및 비용 고려 사항이 있습니다.