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不銹鋼鍛件加熱過程氧化與脫碳的現象

2018-10-10 12:02:16 瀏覽次數:

  不銹鋼鍛件在加熱的過程中會發生很多不可預見的現象,以下就給大家介紹一下關于氧化與脫碳的現象:
      1.氧化
      氧化是鍛件毛坯(金屬原料)在加熱過程中與爐氣中的氧化性氣體發生化學反應,在鍛件金屬表面
形成氧化皮的現象。氧化主要受鍛件金屬材料的種類、爐氣性能、加熱溫度、加熱時間的影響。
      加熱不同的金屬材料,氧化程度不同,如鋼坯料,在同樣條件下,不同牌號的鋼氧化燒損也不同,
低碳鋼燒損量大而高碳鋼量燒損請小,這是由于在高碳鋼中反應生成了較多CO而降低了氧化鐵的生成量。當鋼中含有Cr、Ni、Al、Si、Mo等合金元素時,在鋼料表面會形成致密且不易脫落的氧化薄膜,可以阻止加熱過程金屬的繼續氧化。
      燃料爐的爐氣性質可分為氧化性爐氣、還原性爐氣和中性爐氣。爐氣性質決定于燃料燃燒時的空氣
供給在強氧化性爐氣中,爐氣可能完全由氧化性氣體,這將使金屬產生較厚的氧化皮。在還原性爐氣中,含有足夠量的還原性氣體,如CO、H2等,它可以使金屬不氧化或很少氧化。普通電阻爐在空氣介質中加熱,屬于氧化性爐氣。
      加熱溫度是影響金屬氧化速度最主要的因素。溫度越高,金屬和氣體原子擴散速度越大,則氧化越
劇烈,生成的氧化皮越厚。實際觀察表明,在200-500℃時,鋼料表面僅能生成很薄的一層氧化膜,當溫度升至600-700℃時,便開始有顯著氧化,并生成氧化皮,超過850-900℃,鋼的氧化速度急劇升高,氧化會急劇增加,坯料的氧化層較厚。
      坯料在氧化性氣氛中的加熱時間越長,氧的擴散坩越大,形成的氧化皮越厚。特別是加熱到高溫階
段,加熱時間的影響更加顯著。
      金屬的氧化燒損危害性很大,一般情況下,鋼料每加熱一次便有0.5%-4.0%的金屬被氧化燒損掉,如
表所示。同時氧化皮還加劇模具的磨損,降低不銹鋼鍛件的表面質適。殘留氧化皮的鍛件,在機械加工時會加快刀具刃口的磨損。因此,減少或消除加熱時金屬的氧化燒損對鍛造生產來說非常重要。
      在鍛造加熱過程減少氧化的措施有:在保證鍛件質量的前提下,盡量采用快速加熱,縮短加熱時間
,尤其是縮短高溫下停留的時間;在燃料完全燃燒的條件下,盡可能減少空氣過剩量,以免爐內剩余氧氣過多,注意減少燃料中的水分;爐內應保持不大的正壓力,防止冷空氣的吸入;采用少無氧化加熱方法。

 


      2.脫碳
      鋼料在加熱時,其表層的碳和爐氣中的某些氧化性氣體發生化學反應,造成了鋼料表面 、含碳量降
低的現象稱為脫碳。脫碳也是擴散作用的結果,一方面爐氣中的氧向鋼內擴散,另一方面爐氣中的碳向外表面擴散,這樣使鋼在表面形成了含碳量低的脫碳層。從整個過程來看,脫碳層只在脫碳速度超過氧化速度時才能形成。
      影響脫碳的因素與氧化一樣,主要受鋼的化學成分、爐氣成分、加熱溫度、加熱時間等因素影響。
      鋼的含碳量越高,脫碳的傾向越大。某些合金元素增加脫碳傾向。有些合金元素則能阻止脫碳。而
Ni和V對脫碳影響不大。爐氣成分中脫碳能力最強的介質是水蒸氣,其次是co2和02,最后是H2,而增加CO量可減少脫碳傾向。在中性介質或弱氧化性介質中加熱可減少脫碳傾向。加熱溫度越高、加熱時間越長,脫碳越嚴重。加熱溫度大于1000℃時,由于強烈氧化,脫碳作用較弱。在更高溫度下,由于氧化皮脫落失去保護作用,脫碳將劇烈發生。
      脫碳使鍛件表面碳坩降低,降低強度和耐磨性能,脫碳層厚度小于加工余量時,對鍛件性能不產生
影響,反之就會影響鍛件質雖。一般防止氧化的措施,同樣可以防止脫碳。

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