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        氧化脱碳之氧化
          来源:每天学点热处理 发布时间:2021年08月24日 点击数:

          钢铁零件在加热的过程中,加热的方式一般有三种,即传导、对流和辐射。加热的介质按对零件表面有无影响,分为空气、可控气氛或保护气氛、流动粒子、盐浴、真空等几种。其中对零件基本无影响的为真空、可控气氛或保护气氛等。

          1、钢在无保护气氛下加热时常常发生氧化反应,表面氧化的同时伴随表面脱碳,所以我们通常说氧化脱碳,其实氧化和脱碳是两个独立的过程。

          2、氧化的机理:在一般的气体介质(如空气)中,02、C02和水蒸气等是氧化脱碳性强的气体,它们一般按下列化学反应进行,从而造成钢的表面被氧化,即钢在氧化性气氛中加热,在零件的表面将产生氧化层,分析表明氧化层从表到里依次为Fe203、Fe304、Fe0,其形成的机理为表面的氧气含量高,与铁强烈作用生成Fe203,中间部分为Fe304,内层形成了氧含量较低的Fe0,另外随着炉内氧含量的增加和加热温度的提高氧化层的厚度会不断增加。在实际的热处理过程中要将氧化性气氛消除,并确保工艺温度符合技术要求。

          3、氧化通常是在5 2 5℃以上发生的,钢铁与空气中的氧结合形成氧化铁,它低于脱碳的温度。氧化扩展的快慢程度取决于固溶体的成分,作为工具钢,其中的铬含量以及碳化物相的特性影响较大。高碳钢的氧化皮十分致密,而低碳钢的则疏松易于剥落,在5 70℃以下形成的氧化物由表到里依次为Fe203、Fe304,而570℃以上则为Fe03、Fe304、Fe0,氧化皮与基体的结合性差,同时各自的膨胀系数不同,因此会一块块剥落。

          4、氧化的影响:
          1)损耗了金属
          2)降低表面质量:锈蚀,麻坑,粗糙不平等。
          3)影响淬火冷却的均匀性,形成软点。
          4)引起淬火裂纹

          5、影响钢氧化的因素:钢的氧化受多方面因素的影响其中主要有:
          1)加热温度与时间的影响。钢的加热温度越高,原子扩散速度越快氧化越严重。加热时间越长氧化损失也越大。
          2)炉气成分的影响,当炉内空气过剩系数越大氧化越严重。当炉内过剩系数为0.4-0.5时可以形成保护气氛避免发生氧化。
          3)钢的化学成分的影响:当钢的含碳量大于0.3%时,随着含碳量增多氧化速度减小。另外,一些元素如Cr,Ni,Si,Mo等在金属表面形成牢固致密的薄膜,阻止氧向内部扩散,使氧化速度减慢。而当钢中的Cr及Ni含量在13-20%时实际上就很少氧化,也就是不锈钢。

          6、防止氧化的措施:
          1)减少与氧化气氛的接触时间,如采用快速加热,感应加热等。以减少金属在高温下停留的时间。
          2)在保护气氛中加热,常用的介质有:
          a) 气体介质,例如利用燃料不完全燃烧产生的保护气氛,以及惰性气体等。
          b) 液体介质,比如在玻璃液,盐浴中加热等。
          c) 固体介质,把金属埋在石墨粉中,涂抹玻璃润滑剂等防氧化剂加热等。
          3)采用先进加热技术。

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