ГлавнаяК печам с защитной атмосферой можно отнести такие печи, у которых в рабочем пространстве создана среда, предотвращающая прохождение нежелательных процессов окисления, наводороживания и др. Печи с защитной атмосферой можно разделить по следующим признакам:
а) атмосфере рабочего пространства (вакуумные и заполненные инертными газами, не вступающими в реакцию с нагреваемым металлом);
б) способу создания защитной атмосферы откачкой воздуха и заполнением печи инертными или другими газами или многократной «промывкой» объема печи вновь заполненным газом.
Опыт эксплуатации печей, различающихся по способу создания защитной атмосферы, показал большую надежность печей, работающих по принципу предварительной откачки и последующего заполнения рабочего пространства газом. Это можно объяснить следующими причинами многократная промывка печи газом даже в количестве, равном 6—7 объемам рабочего пространства, не гарантирует полного отсутствия кислорода воздуха, поэтому более надежным следует признать способ, основанный на предварительном вакуумировании объема. Этот способ создания защитной атмосферы более предпочтителен и потому, что в печах такой конструкции предусматривается более надежная герметизация рабочего пространства. К недостаткам его можно отнести более сложное оборудование (вакуумная система, герметизация) и отсутствие возможности создания непрерывного процесса нагрева деталей, например перед деформацией.
Нагрев в инертных газах
Для защиты от окисления титана и его сплавов из инертных газов VIII группы могут иметь неограниченное применение лишь аргон и гелий. Остальные газы этой группы — неон, криптон и ксенон — практически недоступны ввиду их весьма ограниченного содержания в природе и высокой стоимости Наличие гелия в природе также ограничено и приурочено к немногочисленным месторождениям. Стоимость получения аргона из воздуха, в котором его содержится около 1%, весьма значительна. Наличие в гелии или аргоне небольших количеств кислорода (0,05—0,1 %) приводит к весьма заметному окислению поверхности титана при отжиге, что вызывает необходимость последующей его очистки (например, осветляющим травлением). Обычно перед использованием инертных газов необходима их дополнительная очистка с помощью геттеров (например, пропускание аргона и гелия над раскаленной медной стружкой, а затем над порошками магния, титана или циркония).
Длительный отжиг в химически чистых аргоне и гелии приводит к растворению окисленного поверхностного слоя всем объемом титана и тем самым резко повышает склонность титана к насыщению водородом при соприкосновении с агрессивными средами.
Нагрев в азоте
При температурах до 700° С азот практически не реагирует с титаном, поэтому его можно применять в качестве защитного газа при отжиге технического титана и некоторых титановых сплавов с низкой температурой рекристаллизации, например ОТ4-1, ОТ4 и некоторых других.
Н.Ф. Аношкиным и С.П. Щелконоговой показана возможность применения азота для защиты от окисления при отжиге некоторых титановых сплавов с низкой температурой рекристаллизации (рис. 20).
При температурах выше 700° С азот начинает заметно взаимодействовать с титаном. Интенсивное азотирование титана может идти при 800° С. Однако окисление титана на воздухе и в атмосфере пламенных печей определяется в первую очередь взаимодействием с кислородом и парами воды и в меньшей мере с азотом.
При нагреве титана выше 1000° C на воздухе или в продуктах горения топлива азот, по-видимому, входит в состав окалины, но не в виде химического соединения, а замещает кислород в решетке рутила. Разрыхление окалины титана также объясняют вхождением азота в решетку рутила.