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脫碳與脫碳的檢驗和預防
  發(fā)布時間:2011年12月04日 點擊數(shù):

  脫碳對機械工件的性能和使用壽命等有很大影響,因此我們必須對脫碳問題引以重視,加強對熱處理工件的檢驗和控制。
一 脫碳
  脫碳是指鋼在加熱時表面碳含量降低的現(xiàn)象。脫碳的實質(zhì)就是鋼中碳在高溫下與氧和氫等發(fā)生作用生成一氧化碳和甲烷,其化學反應如下:
  2Fe3C+O2 →6Fe+2CO
  Fe3C+2H2→ 3Fe+CH4
  Fe3C+H2O →3Fe+CO+H2
  Fe3C+CO2 →3Fe+2CO
  這些反應是可逆的,氧、氫、二氧化碳、水使鋼脫碳,一氧化碳和甲烷可以使鋼增碳。一般情況下,鋼的氧化脫碳同時進行,當鋼表面氧化速度小于碳從內(nèi)層向外層擴散速度時發(fā)生脫碳,反之,當氧化速度大于碳從內(nèi)層向外層擴散的速度時發(fā)生氧化。因此氧化作用相對較弱的氧化氣氛中容易產(chǎn)生較深的脫碳層。
  脫碳層由于被氧化,碳含量降低,金相組織中碳化物較少。脫碳層包括全脫碳和半脫碳兩部分,全脫碳層顯微組織特征為全部鐵素體,半脫碳層是指全脫碳層的內(nèi)邊界至鋼含碳量正常的組織處。

  脫碳在鋼表面形成鐵素體晶粒形狀有柱狀和粒狀兩種,鋼在A~A3,或者A~Ac m區(qū)域內(nèi)加熱時強脫碳形成柱狀晶脫碳,鋼在A以上加熱或者A以上加熱弱脫碳產(chǎn)生粒狀晶脫碳。
  隨加熱溫度升高、加熱介質(zhì)氧化性增強,剛的氧化脫碳增加。

二 脫碳層深度的測定方法和檢驗
  (1) 脫碳層的測定方法主要參見用于測定鋼材(坯)及其零件的脫碳層測定標準《GB 224-87(鋼的脫碳層深度測定法)》。
  (2) 脫碳層深度的檢驗
  脫碳層的深度一般不超過毛坯或工件單面加工余量的1/3或2/3。其脫碳層深度的結(jié)果可以用毫米表示,也可以用單邊脫碳層深度占鋼材直徑(或厚度)的相對百分數(shù)來表示。
三 脫碳的防止和減輕措施
  防止或減輕氧化脫碳的措施如表1所示。


                表1 不同介質(zhì)防止或減輕氧化脫碳的措施

 

加熱介質(zhì)

防止和減少氧化脫碳的措施

空氣

1、工件埋入石英沙+鑄鐵屑裝箱加熱可防止氧化,在填加木炭可防止氧化脫碳。

2、工件表面涂防氧化脫碳涂料。

3、采用不銹鋼包裝密封加熱。

4、采用密封罐抽真空或抽真空后通保護氣氛

5采取感應加熱、激光加熱等快速加熱可防止或減少氧化

火焰爐燃燒產(chǎn)物

1、調(diào)節(jié)燃燒比,使爐氣帶還原性。

2、利用燃燒產(chǎn)物凈化后通入罐內(nèi)作保護氣

保護氣氛

1、采用一定純度的惰性氣體保護可防止氧化,若防脫碳則應使用深度凈化惰性氣體,使O2<10×10-6,露點<-50℃。

2、制備氣氛可控制碳勢,使碳勢接近或等于鋼的碳含量。

鹽浴

1、嚴格按要求脫氧。

2、中性鹽添加木炭粉、CaC、SiC等含碳活性組分。

3、使用長效鹽。

真空

1、一定的壓升率,防止“穿堂風”。

2、回充氣體或冷卻氣體要達到保護氣體的凈化水平。

四 脫碳的補救措施
  已脫碳的工件可在吸熱的氣氛(一氧化碳、甲烷等)中復碳。