鋼的熱處理應當在還原性氣氛中進行，在加熱過程中能保護工件，免于氧化、脫碳的爐氣即為保護氣氛，作為淬火加熱工序應確保零件的表面狀態(tài)沒有發(fā)生改變，下面為熱鍛模具、結構鋼零件保護加熱時，通常的保護氣氛的成分詳見表1。

表1 部分保護氣氛的成分比例

零件在加熱過程中，為保護零件免于氧化和脫碳，在具有還原性的氣氛中完成熱處理，可以獲得無氧化、不脫碳的光亮表面，提高了表面質量，同時也省去了酸洗、拋丸或噴砂工序，提高的作業(yè)效率、明顯降低了生產(chǎn)成本，因此國內(nèi)外關于保護氣氛的熱處理爐已經(jīng)得到了推廣和應用。

保護氣氛的種類很多，為了便于了解其特性，下面分別加以介紹，供零件在加熱過程中正確選用。同時應特別注意在氣氛的選擇上，要考慮到產(chǎn)品的批量、材料的類型、熱處理設備的現(xiàn)狀、工藝水平的高低、熱處理產(chǎn)品質量的技術要求等，在經(jīng)過工藝驗證后才能確定采用何種保護氣氛，這對于保護零件的表面質量至關重要。

除了保護氣氛外，在生產(chǎn)實際中可選用可控氣氛進行零件的保護性加熱介質，關于可控氣氛的選用原則為：鋼鐵零件的化學成分、熱處理的技術要求，原料的來源和成本價格等。在實際熱處理過程中采用多種氣氛，確保零件在加熱過程中無氧化脫碳現(xiàn)象，實現(xiàn)零件的表面狀態(tài)的清潔和成分的穩(wěn)定。

我國目前的網(wǎng)帶式加熱爐多采用可控氣氛保護加熱，用于處理氣門、軸承、標準件、彈簧、螺紋刀具等小型大批量零件，均取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，同時也借鑒和吸收了國外許多成熟的經(jīng)驗和熱處理技術，使我國的采用可控氣氛熱處理設備的制造水平得到很大的提高，既可處理中溫的零件，也生產(chǎn)了在1050℃溫度以上工作的可控氣氛熱處理設備。我國目前常用的可控氣氛有三種：放熱式氣氛、吸熱式氣氛和滴注式氣氛，它們的作用和特點歸類如下。

a．放熱式可控氣氛它是液化石油氣（主要成分為丙烷C₃H₈和丁烷C₄H₁₀）、城市煤氣或天然氣（主要成分為甲烷CH₄）等原料氣與空氣按一定比例混合后，完全靠自身的燃燒反應（放熱反應）制備而成，燃燒產(chǎn)生的氣氛中CO₂和H₂O較多，無法防止脫碳，一般常作為低碳鋼和中碳鋼零件的無氧化加熱。只有經(jīng)過凈化處理的放熱氣氛才能防止零件表面的脫碳，同時有可能適于滲碳等化學熱處理的載體氣（稀釋氣）。目前國內(nèi)生產(chǎn)的流動粒子爐采用氣體燃燒的熱量來加熱顆粒，完成對工件的加熱，其爐內(nèi)氣氛即為放熱式氣氛，作為通常的熱處理氣氛可以滿足零件的熱處理技術要求。

b．吸熱式可控氣氛它是將原料氣（如液化石油氣、城市煤氣或天然氣）與空氣按一定比例混合后進行吸熱反應（外部加熱）制備而成。從反應的性質來看，吸熱式氣氛比放熱式可控氣氛中CO和H₂的含量高，CO₂和H2O的含量明顯降低。該氣氛可用于防止零件的氧化和脫碳，用于碳氮共滲或滲碳等，其應用十分廣泛。吸熱式氣氛的成分控制通常用露點儀或紅外線分析儀來測定，用電子裝置進行自動控制，精度和靈敏性好，這是重要的工藝監(jiān)控手段和措施。

需要指出氣氛中含有較多的H₂，應注意防止出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象，要采取必要的防范措施。另外考慮到由于氣氛與鋼中的鉻元素發(fā)生化學反應，將會造成鋼表面鉻的減少，因此不適于鉻合金鋼零件的保護加熱。

c．滴注式可控氣氛將甲醇(CH₃OH)、煤油和苯等碳氫化合物直接滴入高溫加熱的爐膛內(nèi)，通過這些有機物的高溫裂解或裂化，產(chǎn)生含有CO、H₂和CH₄等還原性的混合氣體，實現(xiàn)了零件在熱處理過程中的無氧化脫碳加熱。在生產(chǎn)中常將甲醇作為滴入劑完成保護性加熱，考慮到其裂解產(chǎn)物碳勢較低，還需補充爐氣的碳勢，即通常要另外滴入乙醇(C₂H₅OH)、異丙醇(C₃H₇OH)和丙酮(CH₃COCH₃)等第二種液體。其滴入量和滴入劑的成分應根據(jù)零件的材質、裝爐量、爐膛、技術要求、密封程度、零件的裝爐方式以及保溫結束后的冷卻介質等綜合考慮后來確定。

通常滴注式可控氣氛具有成分制備簡單、原料來源廣、操作方便和易行、生產(chǎn)效率高，效果穩(wěn)定等優(yōu)點，因此目前國內(nèi)外熱處理企業(yè)普遍使用該類氣氛進行零件的保護性加熱或化學熱處理，為保持爐內(nèi)成分的均勻和穩(wěn)定，在井式爐和箱式爐的上方應添加攪拌風機。