氧化性杀菌灭藻剂

模具钢材热处理缺陷-氧化与脱碳

⒈氧化

氧化是钢在空气等氧化性气氛中加热时表面产生氧化层，氧化层由Fe2O3、Fe3O4、FeO三种铁的氧化物组成，外表面有过剩的氧存在，因而形成含氧较高的氧化物Fe2O3，在靠近基体的内部，由于氧少金属多，因而形成含氧较低的氧化物FeO，氧化层中间部分为Fe3O4，即由外层到内层氧化程度逐渐减轻。

随气氛中氧含量增加及加热温度升高，氧化程度增加，氧化层厚度增加。氧化层达到一定厚度就形成氧化皮了，由于氧化皮与钢的膨胀系数不同，使氧化皮产生机械分离，不仅影响表面质量，而且加速了钢材的氧化。

氧化使金属表面失去金属光泽，表面粗糙度增加，精度下降，这对精密零件是不允许的。钢表面氧化皮往往是造成淬火软点和淬火开裂的根源。氧化使钢件强度降低，其他力学性能下降。钢表面氧化一般同时伴随表面脱碳。

⒉脱碳

脱碳是指钢在加热时表面碳含量降低的现象。脱碳的实质是钢中碳在高温下与氧和氢等发生作用生成一氧化碳或甲烷。

这些反应是可逆的，氧、氢、二氧化碳、水使钢脱碳，一氧化碳和甲烷可以使钢增碳。一般情况下，钢的氧化脱碳同时进行，当钢表面氧化速度小于碳从内层向外层扩散速度时发生脱碳，反之，当氧化速度大于碳从内层向外层扩散的速度时发生氧化，因此氧化作用相对较弱的氧化气氛中容易产生较深的脱碳层。脱碳层由于被氧化，碳含量降低，金相组织中碳化物较少。脱碳层包括全脱碳和半脱碳两部分，全脱碳层显微组织特征为全部铁素体，半脱碳层是指全脱碳层的内边界至钢含碳量正常的组织处。

脱碳在钢表面形成铁素体晶粒形状有柱状和粒状两种，钢在A1～A3或在A1～Acm区域内加热时强脱碳形成柱状晶脱碳，钢在A3以上加热或A1以上加热弱脱碳产生粒状晶脱碳。随加热温度升高、加热介质氧化性增强，钢的氧化脱碳增加。脱碳会明显降低钢的淬火硬度、耐磨性及疲劳性能，高速钢脱碳会降低红硬性。

⒊防止和减轻氧化脱碳的措施

防止或减轻氧化脱碳的措施如表1所示。防止氧化脱碳的有效措施是采用盐浴炉、保护气氛炉或真空炉加热，如采用空气炉或燃烧炉加热时，必须采取适当保护措施，如涂保护涂料、包套、装箱、控制炉气还原性等。

表1    50钢在空气电炉中加热3h的氧化脱碳情况

加热温度/℃ 900 950 1000 1050 1100 1150 1200

氧化皮厚度/mm 0.06 0.07 0.15 0.32 0.33 0.35 0.42

脱碳层硬度/mm － 0.01 0.02 0.03 0.03 0.05 0.05

表5-4     防止或减少氧化脱碳的措施

加热介质 防止或减少氧化脱碳的措施

空气 1．工件埋入石英砂 铸铁屑装箱加热可防氧化,再填加木炭粉可防氧化脱碳

2．工件表面涂防氧化脱碳涂料

3．采用不锈钢包套密封加热

4．采用密封罐真空或抽真空后通保护气氛

5．采取感应加热、激光加热等快速加热可防止或减少氧化

6．已脱碳件可在吸热气氛中复碳

火焰炉燃烧产物 1．调节燃烧比，使炉气带还原性

2．利用燃烧产物净化后通入罐内作保护气

盐浴 1．严格按要求脱氧

2．中性盐添加木炭数粉、CaC、SiC等含碳活性组分

3．使用长效盐

保护气氛 1．采用一定纯度的惰性气体保护可防止氧化，若防止脱碳则应使用深度净化惰性气体，使O2＜10×10-6，露点＜-50℃

2．制备气氛可控碳势，使碳势接近或等于钢的碳含量

真空 1．一定的压升率，防止“穿堂风”

2．回充气体或冷却气体要达到保护气体的净化水平