我們知道，在一般空氣介質(zhì)電阻爐中加熱鋼件時(shí),容易發(fā)生氧化和脫碳。

　　要使鋼件加熱時(shí)不產(chǎn)生氧化和脫碳，可以采用兩種方法：

　　一種是向爐膛內(nèi)送入保護(hù)氣體，使鋼件在保護(hù)氣氛下加熱；為了使工件表面不發(fā)生氧化、脫碳、燒損現(xiàn)象或?qū)ぜM(jìn)行化學(xué)熱處理，向爐內(nèi)通以可進(jìn)行控制成分的氣氛，稱(chēng)可控氣氛。

　　另一種方法是把爐膛內(nèi)空氣抽除，使鋼件在真空狀態(tài)下加熱

脫碳是鋼加熱時(shí)表面碳含量降低的現(xiàn)象。脫碳的過(guò)程就是鋼中碳在高溫下與氫或氧發(fā)生作用生成甲烷或一氧化碳。其化學(xué)方程式如下； 

　　2Fe3C+O2＝6Fe+2CO

　　Fe3C+2H2＝3Fe+CH4 

　　Fe3C+H2O＝3Fe+CO+H2 

　　Fe3C+CO2＝3Fe+2CO

　　這些反應(yīng)是可逆的，即氫、氧和二氧化碳使鋼脫碳，而甲烷和一氧化碳則使鋼增碳。

鋼件在保護(hù)氣氛下加熱不僅可實(shí)現(xiàn)無(wú)氧化無(wú)脫碳熱處理，提高熱處理質(zhì)量，還可以進(jìn)行滲碳、脫碳等特殊熱處理。并且可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化控制，使生產(chǎn)率得到提高、勞動(dòng)條件得到改善。但其設(shè)備復(fù)雜、投資較大，操作技術(shù)要求較高。

      保護(hù)氣氛可以是中性氣體(N2)或惰性氣體(Ar),有時(shí)也可以是還原性氣體(H2)。大多數(shù)保護(hù)氣氛是由多種氣體(例如CO, CO2, H2, CH4, H2O, N2等)混合組成的，各種氣體與鋼進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)列于表1中。

表1各種氣體與鐵及其碳化物的化學(xué)反應(yīng)

　　各種氣體與鋼的化學(xué)反應(yīng)和各種氣體之間的化學(xué)反應(yīng)是比較復(fù)雜的，但是可以調(diào)節(jié)保護(hù)氣氛中氧化性氣體與還原性氣體的比例、脫碳性氣體與滲碳性氣體的比例，即CO2/CO、H2O/H2、CH4/H2的相對(duì)含量，使反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，鋼的氧化速度與還原速度相等，鋼的脫碳速度與滲碳速度相等，這樣就能實(shí)現(xiàn)無(wú)氧化與無(wú)脫碳加熱。

　　無(wú)氧化加熱一般可分為光亮加熱和光潔加熱，前者表面未形成氧化膜，仍保持金屬光澤；后者有氧化膜生成，失去金屬光澤。

　　可控氣氛熱處理爐的優(yōu)越性如下：   

(1)實(shí)現(xiàn)無(wú)氧化無(wú)脫碳與增碳熱處理，因而提高鋼件的表面質(zhì)量及機(jī)械性能，減少零件的加工余量和鋼材的燒損量，因此能節(jié)省工時(shí)及能耗，節(jié)約金屬材料。

     (2)實(shí)現(xiàn)可控滲碳，可以精確地控制零件表面的含碳量、碳濃度梯度和滲碳層厚度，因而提高了滲碳零件的機(jī)械性能，穩(wěn)定滲碳工藝的質(zhì)量。

     (3)實(shí)現(xiàn)特殊的熱處理工藝，如硅鋼片的脫碳退火，軋制鋼材的復(fù)碳退火等。

    (4)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件。

　　總之，可控氣氛熱處理爐目前已成為一種先進(jìn)的加熱設(shè)備。尤其是在可控氣氛的應(yīng)用方面可作為衡量一個(gè)國(guó)家熱處理技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。