В качестве плазмообразующих газов могут быть использованы аргон, кислород, азот, гелий, водород или их смеси.

Таблица №1. Свойства газов

Плотность кг/м3

Газ	Относит. молек. масса	Параметры	Коэффициент теплопроводности Вт/(м2К)	Удельная теплоемкость кДж/(кг К)	Температура плазмы К	Энтальпия плазмы, Дж
Аргон	39,944	17,839	0,0165	525	14273	152,9
Кислород	32	14,289	0,0245	915	-	268,16
Азот	28,016	12,505	0,0241	105	20000	290,37
Воздух (сухой)	28,96	12,928	0,0244	1008	-	305,87
Гелий	4,003	1,785	0,1427	5250	20273	1569,11
Водород	2,0156	0,898	0,1717	14313	5273	4148

Таблица №2. Свойства материалов, применяемых для изготовления катодов

Материал	Плотность 10-7г/м3	Коэффициент теплопроводности при Т=20οС Вт/(м2К)	Температура плавления ο С	Уд. эл. сопротивление при Т=20οС ом · м	Работа выхода электрона эВ
Медь	0,89	38,5	1083	1,75 10-8	3,20
Вольфрам торийрованный	1,93	19,7	3377	5,5 10-8	2,63
Цирконий	0,65	2,2	1865	40 10-8	3,84
Оксид циркония	0,55-0,61	2,1	2700	1 10-2	5,8
Нитрид циркония	0,73	3,3	3030	1 10-2	2,92
Гафний	1,31	3-4	2222	32,4 10-8	3,53
Оксид гафния	_	_	2780		2,82
Нитрид гафния	_	_	3310		_
Вода дисциллирован.	_	_	_	103-104	_
Вода морская				0,3
Вода речная				10-100
Воздух сухой				1014-1015

Теплоемкость гафния, кДж/(кГ ^ο С)-0,147, t_кип=5400^ο С

Использование для плазменной резки 2 ^х атомных газов предпочтительно, дело в том, что при образовании плазмы с использованием одно атомных газов используется только энергия, высвобождающаяся при ионизации атомов, в случае с 2 ^хатомными газами добавляется энергия затраченная на диссоциацию молекул газа, которая возвращается во время рекомбинации атомарных газов на поверхности обрабатываемой детали.

В таблице №1 газы расположены по мере возрастания энергии плазмы.

Как видно из таблицы №1:
Аргон обладает самой низким энергосодержанием, поэтому режущая способность плазменной дуги невелика, и он используется в основном как защитный газ при сварочных процессах или в смеси с другими газами при плазменной резке.

Кислород чрезвычайно активный газ применение его сопряжено с определенными требованиями к конструкции плазмотрона и повышенным требованиям к технике безопасности.

Азот – двух атомный газ, при прохождении по столбу дуги диссоциирует в атомарную форму N₂ =2N. Поток газа, соприкасаясь с металлом, охлаждается и атомы азота рекомбинируют с выделением большого количества тепла. При использовании технического азота надо помнить, что он содержит большое количество кислорода, что в свою очередь приводит к быстрому сгоранию вольфрамового электрода. Поэтому желательно применять азот с чистотой не менее 98%.

Гелий достаточно дорогостоящий газ, что делает его применение для резки нецелесообразным.

Водород обладает высокой теплопроводностью, что позволяет получить наилучшие условия теплопередачи мощности дуги в металл. Применение водорода, как плазмообразующего газа обеспечивает высокие скорости резки, так скорость резки в водороде в 10 раз выше чем в аргоне, и в 4раза выше чем в азоте. Плазменная струя на водороде сохраняет высокую энергию газа на максимальной длине дуги, именно этим объясняется меньший скос кромок и повышенная чистота поверхности реза. Однако применение водорода в чистом виде не возможно из-за высокой теплопроводности, приводящей к быстрому разрушению деталей плазмотрона. Кроме этого водород является самым легким из газов, именно это свойство при работе плазмотрона создает одну из трудно решаемых проблем – стабилизация дуги в сопловом канале, легко нарушается тонкий слой между дугой и поверхностью канала сопла и образуются условия двойного дугообразования. Отсюда высокие требования к точности сопрягаемых деталей плазмотрона. Применение водорода затруднено и еще его способностью, образовывать взрывоопасные смеси с кислородом, что требует строгого соблюдения правил техники безопасности. Водород широко используют в смеси с аргоном и азотом при плазменном напылении и резке. Целесообразно использовать для резки водородно-аргоновую смесь (65% аргона, 35% водорода), или водородно-азотно-аргоновую смесь.

Воздух является наиболее эффективным для применения в качестве плазмообразующего газа. Как известно в его состав входят: азот -78%, кислород -21%, остальное - водород, аргон, гелий, двуокись углерода, углекислый газ и др. Скорость резки на воздухе в 1,5-2,5 раза выше, чем в азоте. Наличие в воздухе кислорода, при резке железосодержащих металлов дает в полость реза дополнительное тепло. Плазменная резка с использования воздуха лишь немного уступает в мощности плазменной резке с применением водорода. Большое энергосодержание воздуха объясняется наличием в его составе двух атомных газов (азот, кислород, углекислый газ, том числе и небольшое количество водорода), для дис-социации, которых затрачивается дополнительная энергия. Эта энергия не теряется, а практически полностью возвра-щается при рекомбинации газов, в виде тепла в разрезаемый металл. Но до создания термохимического электрода (катода) применение воздуха для плазменной резки было проблематично. Создание же электродов с циркониевой и гафниевой вставкой позволило решить в какой-то мере эту проблему.

Вывод: большое энергосодержание воздуха, простота применения, дешевизна делают его просто незаменимым для плазменной резки, несмотря на присущие недостатки.