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熱軋和熱處理過程中鋼的脫碳問題

時間:2020-03-03 點擊量:54

熱軋和熱處理過程中,鋼的表面容易脫碳,脫碳以后其很多性能會受到影響,以下主要介紹鋼脫碳問題。

當鋼被加熱到高溫時,表面層與周圍空氣中氧反應,因而引起氧化和脫碳。

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鋼材熱處理

氧化是一種現象,在氧化過程中,基體金屬與周圍空氣中的氧反應產生氧化膜,如氧化進一步發生,氧化物就會從金屬表層剝落下來。一般來說,隨著加熱溫度的上升以及加熱時間的增加,氧化層的厚度會顯著增加。

熱軋鋼坯過程會產生氧化

脫碳是一種常見的現象,鋼中的碳與空氣中的氧、二氧化碳和氫氣反應,產生一氧化碳或甲烷,導致表層金屬中的碳逃逸,這就減少了表層金屬中的碳含量。這里需要注意一點,只有當碳氧化的速度小于表層金屬氧化的速度,才會發生脫碳現象。

鋼表面脫碳層

最常見的情況是,氧化和脫碳同時發生,當氧化的速度大于脫碳的速度時,表面只會發生氧化而不會發生脫碳,即在氧化物下面不會觀察到脫碳層。實際上,脫碳的速度通常大于氧化的速度,所以氧化物層和脫碳層經常同時存在。

當脫碳發生在A3溫度以上時,脫碳層深,碳含量在脫碳層中變化趨勢較緩。當脫碳發生在A3溫度以下時,脫碳層淺,碳含量在脫碳層中變化較為劇烈。

調質鋼表面脫碳層

Cr可以降低碳的擴散速度,在金屬表面形成致密的氧化膜層抑制氧的滲透。Si、W、Mo會加大脫碳,如果含有較多上述元素,在熱軋和熱處理過程中,應十分關注脫碳問題。

鋼表面脫碳層,白色為鐵素體,碳在晶界擴散速度更快晶界脫碳更為顯著

如何解決脫碳問題呢?通常采用的方法是氣體保護,如采用干燥的氮氣或富含碳氣體也可以達到抑制脫碳的目的。

 

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