热处理常用气氛可分为生成气氛（吸热式 RX 气、放热式气、氨分解气）、合成气氛（氮-甲醇、氮-氢、纯氮）和真空/低压三大类。吸热式气（约 20% CO、40% H₂、40% N₂）成分稳定，是渗碳和中性淬火的主流载气；氮-甲醇便于实施但成分波动较大；氨分解气（75% H₂、25% N₂）多用于光亮退火和渗氮稀释。
- 吸热式 RX 气：约 20% CO + 40% H₂ + 40% N₂（天然气原料），适合渗碳与淬火加热
- 氮-甲醇：模拟吸热式成分，易实施但受温度和滴注稳定性影响
- 氨分解气：75% H₂ + 25% N₂，用于光亮退火、渗氮稀释
- 选型看工艺、产量、安全与危化品管理成本
一张表看懂主要气氛
| 气氛 | 典型成分 | 制备方式 | 主要用途 |
|---|---|---|---|
| 吸热式（Endo / RX） | 天然气原料：约 20% CO、40% H₂、40% N₂，少量 CO₂、H₂O、CH₄ | 空气与天然气（或丙烷）在高温催化剂上裂解，需外部加热 | 渗碳、碳氮共渗载气，中高碳钢淬火加热 |
| 放热式（Exo） | 以 N₂ 为主，含 CO₂、H₂O 及少量 CO、H₂ | 燃气与较多空气部分燃烧，自身放热 | 低碳钢光亮退火、铜材退火等对碳势要求不高的场合 |
| 氮-甲醇 | 常见 40/60 配比时约 20% CO、40% H₂、40% N₂ | 炉内直接通入氮气并滴注甲醇裂解 | 多用炉、网带炉渗碳与淬火 |
| 纯甲醇裂解 | 理论值 33% CO、67% H₂ | 炉内滴注甲醇 | 小型炉、高渗速需求（控制难度大） |
| 氨分解气 | 75% H₂、25% N₂ | 氨在催化剂上高温分解 | 不锈钢、硅钢光亮退火，渗氮稀释气 |
| 氮-氢混合 | N₂ + 少量至中等 H₂ | 管网气或液氮+氢气 | 光亮退火、钎焊、粉末冶金烧结 |
| 真空 / 低压 | 极低压力，低压渗碳时通入乙炔等 | 真空炉 | 航空航天、高端齿轮低压渗碳+高压气淬 |
吸热式气氛为什么最常用
吸热式气体在发生器中“定向裂解”生成，成分稳定，尤其能提供相对恒定的 CO 比例，这对碳势计算非常关键（碳势计算需要已知 CO%）。裂解是吸热反应，热量由发生器提供，气体进入热处理炉后不会扰动炉温。
氮-甲醇的特点
氮-甲醇系统投资低、启动快，常用配比约为 1.1 m³ 氮气对应 1 L 甲醇，得到与吸热式相近的成分。但甲醇裂解程度受炉温和炉型影响，CO 含量会波动。高思控制的现场监测案例显示，某氮-甲醇多用炉一个月内 CO 在约 19%–22% 之间变化，可带来约 ±0.12 的碳势偏差。
选型思路
- 工艺需求：渗碳、淬火需碳势可控 → 吸热式或氮-甲醇；光亮退火 → 氨分解、氮氢或放热式；
- 产量与炉子数量：多台炉、连续生产 → 集中供气的吸热式发生器经济性更好；
- 安全与合规：甲醇、液氨属于危化品，储存和管理成本不能忽视；
- 质量体系：汽车行业 CQI-9 对碳势精度要求严格，气氛稳定性是前提。
常见问题
吸热式气用丙烷和天然气有什么不同？
丙烷原料生成的气体 CO 更高（约 23%）、H₂ 更低（约 31%），碳传递效率与天然气原料略有差异。选择通常取决于当地燃气供应。
真空低压渗碳会取代气体渗碳吗？
低压渗碳在高端领域增长明显，但设备投资和运行成本较高。对大批量汽车零件，可控气氛渗碳仍是主流，二者会长期并存。
氮气保护和吸热式气氛哪个更便宜？
取决于当地氮气和燃气价格、用气量和炉子数量。大用量、多炉场合，吸热式发生器集中供气通常运行成本更低；小用量场合氮基气氛更灵活。