零件在加熱過程中爐內氣氛與鋼將發(fā)生化學反應，氣氛中氣體與氣體之間也要發(fā)生反應
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零件在加熱過程中爐內氣氛與鋼將發(fā)生化學反應，氣氛中氣體與氣體之間也要發(fā) 生反應。這些氣體與鋼發(fā)生化學反應的方向是正反應還是逆反應，氣體與氣體之間發(fā) 生的反應將給加熱過程的鋼造成氧化、脫碳或還原、增碳，是熱處理過程很重要的問 題。如果在鋼的加熱過程中嚴格控制爐子溫度、壓力，控制通人爐子內氣體各成分的 混合比(原料氣體和空氣的混合比)等，使爐子的各種因素不變。經過一段時間， 爐子內的氣體成分就會相對穩(wěn)定在一定數(shù)值以內，不隨時間而變。這時爐子內的氣氛 處于平衡狀態(tài)，這就是所謂的“化學平衡”狀態(tài)。
但是，所謂的“化學平衡”狀態(tài) 總是由相對靜止不斷地轉化為顯著變動，爐子內的氣體與氣體之間，氣體與鋼材之 間，由平衡到不平衡。平衡狀態(tài)是相對、暫時、有條件的，不平衡是絕對的。當加人 少量原料氣或適當調整溫度、增加壓力時，這個平衡就被破壞，氣體的反應將向一個 方向進行。而這些反應的方向與氣氛所處的條件有很大的關系。溫度的高低，某種氣 體成分的多少，爐子內氣體成分的壓力等都將影響氣體反應的方向。爐子內氣氛反應 方向的變化直接影響熱處理零件的質量。要保證熱處理零件的質量，就要保證爐子內 氣氛按照要求進行反應。
氣體反應方向的判斷和 爐子內氣氛的條件和氣體的能量有關。爐子氣氛的變化使爐內氣氛的能量隨之發(fā)生變 化，高位能的氣氛具有向低位能的方向進行反應的趨勢。從物理學的角度看，一個重 物在凸凹不平的地面上，在最低位置時重物處于最穩(wěn)定狀態(tài)。也就是說重物的位能越 低，穩(wěn)定性越高。如果重物處于高位能狀態(tài)，就有向低位能狀態(tài)變化的趨勢。同樣， 在普通化學里，原子中的電子所處的能級越低，其穩(wěn)定性越好。在受到激發(fā)后高能電 子總是要釋放出能量降低能級，向低能級發(fā)展。氫與氫原子之間，氧與氧原子之間相 互作用的位能高于氫原子與氧原子相互作用的位能。所以氫原子與氧原子有相互化合 成水(H20)分子的趨勢。
這就是“能量降低原理”。在物理化學中，水加熱后變成 水蒸氣，吸收熱量后的水蒸氣位能比水高，但是水蒸氣位能在高溫狀態(tài)比水穩(wěn)定。在 這種情況下不符合普通物理、化學的“能量降低原理”。其實，物理化學中這種現(xiàn)象 仍然服從“能量降低原理”，只是在不同條件下，隨著體系的不斷變化，物質降低的 能量種類不同而已。
