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標題: 鋼加熱時的脫碳 [打印本頁]

作者: 蕭蕭天竹 時間: 2008-8-3 18:42
標題: 鋼加熱時的脫碳
脫碳

脫碳是鋼加熱時表面碳含量降低的現(xiàn)象。脫碳的過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,。其化學方程式如下,；
                  2Fe3C+O26Fe+2CO
                  Fe3C+2H23Fe+CH4
                  Fe3C+H2O3Fe+CO+H2
                  Fe3C+CO23Fe+2CO
這些反應是可逆的,，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,。
脫碳是擴散作用的結果,，脫碳時一方面是氧向鋼內擴散；另一方面鋼中的碳向外擴散,。從最后的結果看,，脫碳層只在脫碳速度超過氧化速度時才能形成,。當氧化速度很大時，可以不發(fā)生明顯的脫碳現(xiàn)象,，即脫碳層產生后鐵即被氧化而成氧化鐵皮,。因此，在氧化作用相對較弱的氣氛中,，可以形成較深的脫碳層,。
變壓器硅鋼片要求合碳量盡量低,，除在冶煉上應加以控制外,，在鍛軋加熱時還應利用脫碳現(xiàn)象，使碳含量進一步下降,，從而獲得容易磁化的性能,。但對大多數(shù)鋼來說，脫碳會使其性能變壞,，故均視為缺陷,。特別是高碳工具鋼、軸承鋼,、高速鋼及彈簧鋼,，脫碳更是一種嚴重的缺陷。
脫碳層的組織特征：脫碳層由于碳被氧化,，反映在化學成分上其含碳量較正常組織低,；反映在金相組織上其滲碳體（Fe3C）的數(shù)量較正常組織少；反映在力學性能上其強度或硬度較正常組織低,。
鋼的脫碳層包括全脫碳層和部分脫碳層（過渡層）兩部分,。部分脫碳層是指在全脫碳層之后到鋼含碳量正常的組織處。在脫碳不嚴重的情況下,，有時僅看到部分脫碳層而沒有全脫碳層,。
關于脫碳層深度可根據脫碳成分、組織及性能的變化,，采用多種方法測定,。例如逐層取樣化學分析鋼的含碳量，觀察鋼的表面到心部的金相組織變化,，測定鋼的表層到心部的顯微硬度變化等等,。實際生產中以金相法測定鋼的脫碳層最為普遍。
（二）脫碳對鋼性能的影響
1.對鍛造和熱處理等工藝性能的影響
1）2Cr13不銹鋼加熱溫度過高,，保溫時間過長時,，能促使高溫δ鐵素體在表面過早的形成，使鍛件表面的塑性大大降低,，模鍛時容易開裂,。
2）奧氏體錳鋼脫碳后,，表層將得不到均勻的奧氏體組織。這不僅使冷變形時的強化達不到要求,，而且影響耐磨性,，還可能由于變形不均勻產生裂紋。
3）鋼的表面脫碳以后,，由于表層與心部的組織不同和線膨脹系數(shù)不同,，因此淬火時所發(fā)生的不同組織轉變及體積變化將引起很大的內應力，同時表層經脫碳后強度下降,，甚至在淬火過程中有時使零件表面產生裂紋,。
2.對零件性能的影響
對于需要淬火的鋼，脫碳使其表層的含碳量降低,，淬火后不能發(fā)生馬氏體轉變,，或轉變不完全，結果得不到所要求的硬度,。
軸承鋼表面脫碳后會造成淬火軟點,，使用時易發(fā)生接觸疲勞損壞；高速工具鋼表面脫碳會使紅硬性下降,。
由于脫碳使鋼的疲勞強度降低,，導致零件在使用中過早地發(fā)生疲勞損壞。
零件上不加工的部分（黑皮部分）脫碳層全部保留在零件上,，這將使性能下降,。而零件的加工面上脫碳層的深度如在機械加工余量范圍內，可以在加工時切削掉,；但如超過加工余量范圍,，脫碳層將部分保留下來，使性能下降,。有時因為鍛造工藝不當,，脫碳層局部堆積，機械加工時將不能完全去掉而保留在零件上,，引起性能不均,，嚴重時造成零件報廢。
（三）影響鋼脫碳的因素
影響鋼脫碳的因素有鋼料的化學成分,，加熱溫度,，保溫時間和煤氣成分等。
1.鋼料的化學成分對脫碳的影響
鋼料的化學成分對脫碳有很大影響,。鋼中含碳量愈高脫碳傾向愈大W,、Al、Si,、Co等元素都使鋼脫碳傾向增加,；而 Cr,、Mn等元素能阻止鋼脫碳。
2.加熱溫度的影響
隨著加熱溫度的提高,，脫碳層的深度不斷增加,。一般低于1000℃時，鋼表面的氧化皮阻礙碳的擴散,，脫碳比氧化慢,，但隨著溫度升高，一方面氧化皮形成速度增加,；另一方面氧化皮下碳的擴散速度也加快,，此時氧化皮失去保護能力，達到某一溫度后脫碳反而比氧化快,。
3.保溫時間和加熱次數(shù)的影響
加熱時間越長,，加熱火次愈多,，脫碳層愈深,，但脫碳層并不與時間成正比增加。例如高速鋼的脫碳層在1000℃加熱0.5h,，深度達0.4mm,；加熱4h達1.0mm；加熱12h后達1.2mm,。
4.爐內氣氛對脫碳的影響
在加熱過程中,，由于燃料成分，燃燒條件及溫度不同,，使燃燒產物中含有不同的氣體,，因而構成不同的爐內氣氛，有氧化性的也有還原性的,。他們對鋼的作用是不同的,。氧化性氣氛引起鋼的氧化與脫碳，其中脫碳能力最強的介質是H2O（汽）,，其次是CO2與O2,，最后是H2；而有些氣氛則使鋼增碳,，如 CO和 CH4,。爐內空氣過剩系數(shù)α大小對脫碳也有重要的影響：當α過小時、燃燒產物中出現(xiàn)H2,，在潮濕的氫氣內的脫碳速度隨著含水量的增加而增大,。因此，在煤氣無氧化加熱爐中加熱,，當爐氣中含H2O較多時,，也要引起脫碳,；當α過大時，由于形成的氧化皮多,，阻礙著碳的擴散,，故可減小脫碳層的深度。在中性介質中加熱時,，可使脫碳最少,。
（四）防止脫碳的對策
防止脫碳的對策主要有以下幾方面：
1）工件加熱時，盡可能地降低加熱溫度及在高溫下的停留時間,；合理地選擇加熱速度以縮短加熱的總時間,；
2）造成及控制適當?shù)募訜釟夥眨钩尸F(xiàn)中性或采用保護性氣體加熱,，為此可采用特殊發(fā)計的加熱爐（在脫氧良好的鹽浴爐中加熱,，要比普通箱式爐中加熱的脫碳傾向為小）,；
3）熱壓力加工過程中,，如果因為一些偶然因素使生產中斷，應降低爐溫以待生產恢復,，如停頓時間很長,，則應將坯料從爐內取出或隨爐降溫；
4）進行冷變形時盡可能地減少中間退火的次數(shù)及降低中間退火的溫度,，或者用軟化回火代替高溫退火,。進行中間退火或軟化回火時，加熱應在保護介質中進行,；
5）高溫加熱時,，鋼的表面利用覆蓋物及涂料保護以防止氧化和脫碳；
6）正確的操作及增大工件的加工余量,，以使脫碳層在加工時能完全去掉,。

作者: 向前沖 時間: 2008-8-18 09:27
對脫碳的描述很細致，不錯的文章,，值得一看,。為什么就沒有人來支持下呢。

作者: dongrongde 時間: 2008-9-4 16:12
謝謝了,，很不錯�,。。,。,。�
講的很仔細

作者: 異人 時間: 2008-10-9 20:02
謝謝了,，很不錯�,。,。。,�,！

作者: 唐軻 時間: 2008-11-5 12:38
支持一下，收錄,！

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