脫碳的產(chǎn)生及其危害

鋼在加熱時(shí)，會(huì)生成氧化鐵皮，是由于高溫爐氣的存在和擴(kuò)散的作用，未氧化的鋼表面層中的碳原子會(huì)向外擴(kuò)散，爐氣中的氧原子也會(huì)透過(guò)氧化鐵皮向里擴(kuò)散，當(dāng)二種擴(kuò)散會(huì)合時(shí)，碳原子被燒掉，導(dǎo)致了未氧化的鋼表面層中化學(xué)成分貧碳的現(xiàn)象叫脫碳。

含碳量是決定鋼性質(zhì)的主要元素之一，脫碳使鋼的硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性、使用壽命等機(jī)械性能會(huì)顯著降低。對(duì)工具鋼、滾珠軸承鋼、彈簧鋼、高碳鋼等質(zhì)量有很大的危害，甚至?xí)蛎撎汲鲆?guī)定而成為廢品。所以脫碳問(wèn)題是優(yōu)質(zhì)鋼材生產(chǎn)中的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

影響脫碳的因素及防止脫碳的方法

和氧化一樣，影響脫碳的主要因素是溫度、時(shí)間、氣氛，此外鋼的化學(xué)成分對(duì)脫碳也有一定的影響。下面說(shuō)明這些因素對(duì)脫碳的影響以及減少脫碳的措施。

A 影響脫碳的因素

（1）加熱溫度對(duì)脫碳的影響。加熱溫度對(duì)鋼坯可見(jiàn)脫碳層厚度的影響對(duì)不同金屬其影響也有所不同，一些鋼種隨加熱溫度升高，可見(jiàn)脫碳層厚度顯著增加，另有一些鋼種隨著溫度的升高，脫碳層厚度增加，加熱溫度到一定值后，隨著溫度的升高，可見(jiàn)脫碳層厚度不僅不增加，反而減小。

（2）加熱時(shí)間對(duì)脫碳的影響。加熱時(shí)間愈長(zhǎng)，可見(jiàn)脫碳層厚度愈大。所以，縮短加熱時(shí)間，特別是縮短鋼坯表面已達(dá)到較高溫度后在爐內(nèi)的停留時(shí)間，以達(dá)到快速加熱，是減少鋼坯脫碳的有效措施。

（3）爐內(nèi)氣氛對(duì)脫碳的影響。氣氛對(duì)脫碳的影響是根本性的，爐內(nèi)氣氛中H2O、CO2、O2和H2均能引起脫碳，而CO和CH4卻能使鋼增碳。實(shí)踐證明，為了減少可見(jiàn)脫碳層厚度，在強(qiáng)氧化氣氛中加熱是有利的，這是因?yàn)殍F的氧化將超過(guò)碳的氧化，因而可減少可見(jiàn)脫碳層厚度。

（4）鋼的化學(xué)成分對(duì)脫碳的影響。鋼中的含碳量越高，加熱時(shí)越容易脫碳，若鋼中含有鋁（AL）、鎢（W）等元素時(shí)，則脫碳增加；若鋼中含有鉻（Cr）、錳（Mn）等元素時(shí)，則脫碳減少。

B 防止脫碳的主要方法

（1）對(duì)于脫碳速度始終大于氧化速度的鋼種，應(yīng)盡量采取較低的加熱溫度；對(duì)于在高溫時(shí)氧化速度大于脫碳速度的鋼，既可以低溫加熱又可以高溫加熱，因?yàn)檫@時(shí)氧化速度大，脫碳層反而薄。

（2）應(yīng)盡可能采用快速加熱的方法，特別是易脫碳的鋼應(yīng)避免在高溫下長(zhǎng)時(shí)間加熱。

（3）由于一般情況下火焰爐爐氣都有較強(qiáng)的脫碳能力，即使是空氣消耗系數(shù)為0.5的還原性氣氛，也不免產(chǎn)生脫碳。因此，最好的方法只能根據(jù)鋼的成分要求、氣體來(lái)源、經(jīng)濟(jì)性及要求等，選用合適的保護(hù)性氣體加熱。在無(wú)此條件的情況下，爐子最好控制在中性或氧化性氣氛，可得到較小的脫碳層。