氧化脫碳之氧化
  來源:每天學(xué)點(diǎn)熱處理 發(fā)布時間:2021年08月24日 點(diǎn)擊數(shù):

  鋼鐵零件在加熱的過程中,加熱的方式一般有三種,即傳導(dǎo)、對流和輻射。加熱的介質(zhì)按對零件表面有無影響,分為空氣、可控氣氛或保護(hù)氣氛、流動粒子、鹽浴、真空等幾種。其中對零件基本無影響的為真空、可控氣氛或保護(hù)氣氛等。

  1、鋼在無保護(hù)氣氛下加熱時常常發(fā)生氧化反應(yīng),表面氧化的同時伴隨表面脫碳,所以我們通常說氧化脫碳,其實氧化和脫碳是兩個獨(dú)立的過程。

  2、氧化的機(jī)理:在一般的氣體介質(zhì)(如空氣)中,02、C02和水蒸氣等是氧化脫碳性強(qiáng)的氣體,它們一般按下列化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行,從而造成鋼的表面被氧化,即鋼在氧化性氣氛中加熱,在零件的表面將產(chǎn)生氧化層,分析表明氧化層從表到里依次為Fe203、Fe304、Fe0,其形成的機(jī)理為表面的氧氣含量高,與鐵強(qiáng)烈作用生成Fe203,中間部分為Fe304,內(nèi)層形成了氧含量較低的Fe0,另外隨著爐內(nèi)氧含量的增加和加熱溫度的提高氧化層的厚度會不斷增加。在實際的熱處理過程中要將氧化性氣氛消除,并確保工藝溫度符合技術(shù)要求。

  3、氧化通常是在5 2 5℃以上發(fā)生的,鋼鐵與空氣中的氧結(jié)合形成氧化鐵,它低于脫碳的溫度。氧化擴(kuò)展的快慢程度取決于固溶體的成分,作為工具鋼,其中的鉻含量以及碳化物相的特性影響較大。高碳鋼的氧化皮十分致密,而低碳鋼的則疏松易于剝落,在5 70℃以下形成的氧化物由表到里依次為Fe203、Fe304,而570℃以上則為Fe03、Fe304、Fe0,氧化皮與基體的結(jié)合性差,同時各自的膨脹系數(shù)不同,因此會一塊塊剝落。

  4、氧化的影響:
  1)損耗了金屬
  2)降低表面質(zhì)量:銹蝕,麻坑,粗糙不平等。
  3)影響淬火冷卻的均勻性,形成軟點(diǎn)。
  4)引起淬火裂紋

  5、影響鋼氧化的因素:鋼的氧化受多方面因素的影響其中主要有:
  1)加熱溫度與時間的影響。鋼的加熱溫度越高,原子擴(kuò)散速度越快氧化越嚴(yán)重。加熱時間越長氧化損失也越大。
  2)爐氣成分的影響,當(dāng)爐內(nèi)空氣過剩系數(shù)越大氧化越嚴(yán)重。當(dāng)爐內(nèi)過剩系數(shù)為0.4-0.5時可以形成保護(hù)氣氛避免發(fā)生氧化。
  3)鋼的化學(xué)成分的影響:當(dāng)鋼的含碳量大于0.3%時,隨著含碳量增多氧化速度減小。另外,一些元素如Cr,Ni,Si,Mo等在金屬表面形成牢固致密的薄膜,阻止氧向內(nèi)部擴(kuò)散,使氧化速度減慢。而當(dāng)鋼中的Cr及Ni含量在13-20%時實際上就很少氧化,也就是不銹鋼。

  6、防止氧化的措施:
  1)減少與氧化氣氛的接觸時間,如采用快速加熱,感應(yīng)加熱等。以減少金屬在高溫下停留的時間。
  2)在保護(hù)氣氛中加熱,常用的介質(zhì)有:
  a) 氣體介質(zhì),例如利用燃料不完全燃燒產(chǎn)生的保護(hù)氣氛,以及惰性氣體等。
  b) 液體介質(zhì),比如在玻璃液,鹽浴中加熱等。
  c) 固體介質(zhì),把金屬埋在石墨粉中,涂抹玻璃潤滑劑等防氧化劑加熱等。
  3)采用先進(jìn)加熱技術(shù)。

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