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大型西安锻造件在加热中是如何氧化和保护的?
编辑:西安三冶优源钢铁有限责任公司   时间:2018-06-19

  西安锻造件钢材在热处理加热过程中,钢中的金属元素与氧化性气氛(氧、二氧化碳、水蒸汽等)发生作用,形成金属氧化物层(氧化皮),这种现象称为氧化。钢中的碳与脱碳气体(氧、氢、二氧化碳、水蒸气等)相互作用而烧损的一种现象称为脱碳。脱碳与氧化一般是同时发生的,究竟哪一种现象处于主要地位,要视碳的扩散速度与铁表面的氧化速度而定,若碳的扩散速度大于铁表面的氧化速度时,以脱碳为主,反之则以氧化为主。
  西安锻造件钢的脱碳和氧化是一个较为复杂的表面化学-物理过程,它既包括金属表面与炉气间的相互作用和化学反应过程,同时还发生著氧化膜的形成及氧化元素在金属表面扩散过程。对于结构钢和工具钢来说,表面脱碳是一种有害缺陷,它不仅使锻件力学性能(硬度、强度、耐磨性、疲劳强度等)下降,在使用中发生早期失效,而且由于脱碳层中存在着很大的残余拉应力,往往是加工过程中造成废品的主要因素,如表面淬火裂纹,磨削裂纹。对于大锻件要求脱碳层深度在允许的加工裕量范围之内。

       1.组织结构。
  西安锻造件钢的氧化是一种两面扩散过程,氧由氧化铁皮外表面向钢的表面扩散,钢中的铁由钢的表面向氧化铁皮表层扩散。氧化铁皮的每一层由一定的氧化阶段所生成。对氧化膜的分析表明,与基体金属相连的第一层氧化物,遵循晶体点阵定向适应的规律。氧化铁皮坚硬而脆,在高温下生成时产生压应力,容易发生裂纹而剥落。
  2.影响因素。
  西安锻造件氧化膜的形成速度主要与介质成分,加热温度及保温时间、钢材的化学成分等因素有关。
  (1)钢的成分。当碳含量小于0.4%时,氧化速度随碳含童增长而升高I当碳含量大于0.4%时,氧化速度随碳含量增加而减小,显然是由于氧化介质与钢中的碳相互作用形成气体有关。合金元素对氧化速度有很大影响,加入铬、铝、硅等元素可以形成致密结构的尖晶石型氧化物,这种氧化物结构对离子扩散有强烈的阻止作用,同时铁中添加合金元素将使维氏体出现的温度升高,以致抗氧化的能力大大提高。
  (2)加热温度与时间金属加热时氧化速度与加热温度呈指数曲线上升,这是因为氧的扩散系数与温度也是呈指数关系。氧化速度与保温时间呈抛物线关系。
  3.热处理加热时的防氧化措施在氧化性介质中加热金属时,氧化是不可避免的,但可以通过热处理操作减轻氧化程度,若用电炉加热时,应该提高炉子的密封性,尽量减少炉子的开启次数。若用燃气加热时,尽董保持炉子呈正压状态,绝对避免负压加热。
  西安锻造件在大型热处理炉中加热如何防止氧化是一个需要研究的课题,在金属表面敷以抗氧化涂料具有简便易行,不受工件尺寸限制等优点,因此,在国内外都在注意发展,在我国已有商品化供应,但由于成本较高,使用受到限制。另一方面也可利用工厂制氧后的氮气通入炉中进行保护,但这种氮气必需进行处理,彻底排除残余氧和水分,否则是不能使用的。

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