|
|
5#
發(fā)表于 2008-6-19 12:07:24
|
只看該作者
轉(zhuǎn)貼！
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(xué)方程式如下；
( s- W0 d* }% |% i" W U
2 U+ K# |, H. p# v+ }, b. l, Y 2Fe3C+O26Fe+2CO" p. b$ Y' L$ |4 M3 f- ^1 [
( O2 k: L) ^3 a% g& n
Fe3C+2H23Fe+CH4 4 d' o8 R4 L7 a# q
+ \1 U9 W1 W! [& W& j+ R: `1 b Fe3C+H2O3Fe+CO+H2
* X3 i( Y+ X- o& n7 M1 z: T% Y
Fe3C+CO23Fe+2CO! J4 M+ p* e7 r5 [, D j; }
3 [' d0 [1 s; S- D# _
這些反應(yīng)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,。, A$ H. B; M0 ^: Y& D: W
7 f8 c! O) t5 T. b 脫碳是擴散作用的結(jié)果,，脫碳時一方面是氧向鋼內(nèi)擴散；另一方面鋼中的碳向外擴散,。從最后的結(jié)果看,，脫碳層只在脫碳速度超過氧化速度時才能形成。當(dāng)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(chǎn)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。
4 l7 \' k: l8 u( y- |% f& ~8 X+ a3 u! B$ u1 R1 }
變壓器硅鋼片要求合碳量盡量低,，除在冶煉上應(yīng)加以控制外,，在鍛軋加熱時還應(yīng)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(yán)重的缺陷,。
/ D5 p. Q8 s/ K5 T9 }1 g# n) E) x' F! H6 I2 m: R
脫碳層的組織特征：脫碳層由于碳被氧化，反映在化學(xué)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(xué)性能上其強度或硬度較正常組織低。
5 p5 F3 o' N2 n/ M, `; J
; V0 C* m* _( K" R* C1 a 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(yán)重的情況下，有時僅看到部分脫碳層而沒有全脫碳層,。6 B* n( N. F) _) u: ^5 v. T' } W
: D2 \0 ]/ I6 P
關(guān)于脫碳層深度可根據(jù)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(xué)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(chǎn)中以金相法測定鋼的脫碳層最為普遍,。
/ k V9 K5 q' z- y# @7 v0 G0 C% I7 {% p" r1 n0 h9 s
（二）脫碳對鋼性能的影響9 U/ O! B0 P, S8 f& \' x& `
; H9 }( O, f# _4 q1 } 1.對鍛造和熱處理等工藝性能的影響1 U g! O" C! \* m6 c
: e* l9 Z G3 I* q# ]
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,。
/ d1 ]- U+ e9 ^9 F1 O) ?8 g5 `4 f" T1 Z: V( z4 O; H Y
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(chǎn)生裂紋。- Q0 M1 o9 T! H# b. W( x+ ?
. C; R7 h# j- Z+ X
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(zhuǎn)變及體積變化將引起很大的內(nèi)應(yīng)力，同時表層經(jīng)脫碳后強度下降,，甚至在淬火過程中有時使零件表面產(chǎn)生裂紋,。 T$ g! z$ Z- L
! U1 B4 @; b& J6 _6 Z$ I 2.對零件性能的影響" a# z1 L% `8 s3 d N: R' c) f1 e
; _" |) [/ Y9 r, `" H 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(zhuǎn)變,，或轉(zhuǎn)變不完全,，結(jié)果得不到所要求的硬度,。
# z% y4 b" Z9 [$ `# q, \
( \5 j |1 ?2 _! y% E" C 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,。
! r# w f3 o% Z& B8 K5 P* A: L& [/ X4 @! ]3 H! \( a
由于脫碳使鋼的疲勞強度降低,，導(dǎo)致零件在使用中過早地發(fā)生疲勞損壞。) P3 b* G4 ]# {* A4 U
0 l6 O/ ?! H" R6 H# }* A
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(nèi)，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(dāng),，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(yán)重時造成零件報廢。+ U3 p, f% T3 B& G6 x! V& D, z6 n
3 h5 x7 D [5 Z* D* T# J4 P
（三）影響鋼脫碳的因素. }# k% e8 s' H5 Z( a( g" @" m
6 A$ x% J. }; Z; d& `7 S* o1 y
影響鋼脫碳的因素有鋼料的化學(xué)成分,，加熱溫度,，保溫時間和煤氣成分等。
( s& H/ j1 W: V3 {0 `$ O& X2 p4 e& f4 S8 ?/ ?! W# s3 \+ K
1.鋼料的化學(xué)成分對脫碳的影響
) B1 R" l5 c! N- {
+ X2 F3 G/ r Q% e6 S/ { 鋼料的化學(xué)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,。; H0 Y9 G; F; e
; i" Y% b+ W) P- c 2.加熱溫度的影響- F& V7 y& H; h8 J1 m% W
& ~/ x$ x' k6 d6 Z 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,。) \5 R- Y8 p. w, Z# p
. ~: {4 [0 }: a7 A1 s
3.保溫時間和加熱次數(shù)的影響* d; n/ U5 F2 X3 z6 ~9 y8 K( E
9 z' I- D8 {6 E 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。
' q2 }0 \9 }5 r' K, E. ?: W" l
% A- u7 Q# }- J: i 4.爐內(nèi)氣氛對脫碳的影響
: ~' n/ Q; m+ x, e7 O" Y# } g# z& h, O# o7 v
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(chǎn)物中含有不同的氣體,，因而構(gòu)成不同的爐內(nèi)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(zhì)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(nèi)空氣過剩系數(shù)α大小對脫碳也有重要的影響：當(dāng)α過小時,、燃燒產(chǎn)物中出現(xiàn)H2，在潮濕的氫氣內(nèi)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(dāng)爐氣中含H2O較多時,，也要引起脫碳,；當(dāng)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(zhì)中加熱時,，可使脫碳最少,。6 p6 L( _5 p! w6 S
, ~8 E! ]% ]% D" s4 @ （四）防止脫碳的對策. j+ \; u) H2 T5 v
' Q% F( P! v# h+ n5 G! K E6 k8 e
防止脫碳的對策主要有以下幾方面：
% p0 H5 V- N% \0 D: l7 {1 z/ a+ ?- D3 u' H$ {
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,；
6 k$ u5 _1 d; ?. ^/ f1 J( b( v1 m1 C) v4 {" R1 E. K
2）造成及控制適當(dāng)?shù)募訜釟夥�,，使呈現(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�,。�# t- Z, }7 k) Q7 E0 q
3 w! M9 K+ v0 q0 [ 3）熱壓力加工過程中,，如果因為一些偶然因素使生產(chǎn)中斷,，應(yīng)降低爐溫以待生產(chǎn)恢復(fù)，如停頓時間很長,，則應(yīng)將坯料從爐內(nèi)取出或隨爐降溫,；
4 e* b* e" r7 e
# A* @- w$ ^( M1 r. I/ L 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(yīng)在保護介質(zhì)中進行,；. T* @ |8 I- P' B2 p/ `! s
2 p( x" d2 ~3 U3 |
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；
, I9 R) X3 n9 l- Y6 W; c5 M# R& M
% T/ M* C. a4 ?, @/ p 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,。 |
|
QQ好友和群
收藏
淘帖
問題專業(yè),，描述清楚
伸手黨/灌水/看不懂
發(fā)表于 2008-6-19 12:00:39
樓主