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分离液态空气法,在低温条件下加压,使空气转变为液态,然后蒸发,由于液态氮的沸点是‐196℃,比液态氧的沸点(‐183℃)低,因此氮气首先从液态空气中蒸发出来,剩下的主要是液态氧。空气中的主要成分是氧气和氮气。利用氧气和氮气的沸点不同,从空气中制备氧气称空气分离法。膜分离技术,膜分离技术得到迅速发展。利用这种技术,在一定压力下,让空气通过具有富集氧气功能的薄膜,可得到含氧量较高的富氧空气。利用这种膜进行多级分离,可以得到百分之九十以上氧气的富氧空气。分子筛制氧法(吸附法),利用氮分子大于氧分子的特性,使用特制的分子筛把空气中的氧离分出来。电解制氧法,把水放入电解槽中,加入氢氧化钠或氢氧化钾以提高水的电解度,然后通入直流电,水就分解为氧气和氢气。每制取一立方米氧,同时获得两立方米氢。

液氮即液体状态的氮。液氮可以通过专门的设备制取,也可以在制取液氧的过程中作为副产品而得到。液氮具有很低的温度,其沸点为-195.8℃,可以用作深冷剂。液氮还可以从液态变为气态,成为氮气,可以作为保护气体通入热处理炉内。在空气中,氮气所占的比例较大。液氮也不像液氧那样易燃、易爆,所以,液氮具有资源丰富、安全性较好等优点,在材料热处理方面有着主要用途。

在工业中,液态氮是由空气分馏而得。先将空气净化后,高纯氩气在加压、冷却的环境下液化,借由空气中各组分之沸点不同加以分离。氮气(占空气体积的78.09%)先泄出(且未被液化),再来是占空气中0.93%的氩气,是占20.95%的氧气。吸入氮气浓度不太高时,患者一开始感胸闷、气短、疲软无力;继而有烦躁不安、极度兴奋、乱跑、叫喊、神情恍惚、步态不稳,称之为“氮酩酊”,高纯氩气销售可进入昏睡或昏迷状态。吸入高浓度,患者可迅速昏迷、因呼吸和心跳停止而死亡。

精密量具和一些精密器件,要求其组织稳定,在使用和储存中不变形。而其中有些钢铁制造的精密量具和器件,在淬火后存在残留奥氏体。若不消除残留奥氏体,则这些量具和器件就难以保证不变形。消除这此残余奥氏体的一个有效方法就对其进行冷处理,让残余奥氏体转变成马氏体,并通过回火使其变为稳定的回火组织。有些铝合金件,在切削加工或长储、使用中存在容易发生变形的问题。若不解决变形问题,容易造成或者加工制造的废品率高、或者售出的产品质量不好。

液氮还可以用作超低温淬火的淬火介质。由于液氮的冷却速度比水大5倍,液氮的汽化潜热为水的1/11,所以工件淬入后立即被气体包围,淬火变形及淬裂的可能性较小。钢在液氮中淬火后,残余奥氏体量极少,可使其获得更高的硬度和尺寸稳定性。但由于液氮容易挥发,消耗量较大,生产成本较高,所以目前应用得较少。此外,电子显微镜是观测和研究材料、分析热处理质量问题的大型仪器。而液氮则是电子显微镜所需要的一种辅助材料。