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nm400耐磨钢板热处理中的氧化影响
 
来源:www.jkhdnmb.com  点击: 发布时间:2019/10/23 14:54:59

  2019年10月23日,天气:晴,温度:23-11度。天津耐磨钢板厂家小编为您分享nm400耐磨钢板的热处理离不开加热介质和热处理设备,常规的加热介质有气体、可控气氛、熔融盐浴、流动粒子、真空等,下面分别加以介绍和分析,探讨其对钢的表面质量的影响。

  在一般的气体介质(如空气)中,O2、CO2和H2O(水蒸气)等是氧化脱碳性强的气体,它们一般按下列化学反应进行,从而造成钢的表面被氧化,即钢在氧化性气氛中加热,在零件的表面将产生氧化层,化学分析表明氧化层从表到里依次为Fe2O3、Fe3O4、FeO,其形成的机理为表面的氧气含量高,与铁强烈作用生成Fe2O3,中间部分为Fe3O4,内层形成了氧含量较低的FeO,另外随着炉内氧含量的增加和加热温度的提高,氧化层的厚度会不断增加,在实际的热处理过程中要将氧化性气氛消除,并确保工艺温度符合技术要求。

  (2-1)

  (2-2)

  (2-3)

  (2-4)

  上述四个化学反应可知,nm400耐磨钢板表面的铁被氧气、二氧化碳、水蒸气等氧化,损耗了金属,同时造成零件的表面产生锈蚀和麻点,粗糙不平;另外因表面的氧化皮的存在而影响淬火冷却的均匀性,造成工件表面的不均匀或硬度不足,因此钢表面的氧化皮是造成淬火软点和淬火开裂的根源。

  通常钢铁零件的急剧氧化是在525℃以上发生的,是钢铁与空气中的氧结合形成氧化铁,它低于脱碳的温度。氧化扩展的快慢程度取决于固溶体的成分,工具钢中的铬含量以及碳化物相的特性影响较大。高碳钢的氧化皮十分致密,而低碳钢的则疏松易于剥落,在570℃以下,形成的氧化物由表到里依次为Fe2O3、Fe2O4、Fe,而570℃以上,则为Fe2O3、Fe3O4、FeO、Fe,如图2-1所示,上述氧化皮与基体的结合性差,同时各自的膨胀系数不同,因此会一块块剥落,这样既消耗了金属又造成零件表面质量的下降,因此在加热过程中应采取必要的措施,杜绝零件在氧化性气氛中完成热处理。

  nm400耐磨钢板钢件在空气中加热将发生氧化反应,脱碳在高温下(800℃)进行得十分强烈,溶解于奥氏体中的碳和碳化物中的化合碳,在空气中氧化烧损而造成零件脱碳:

  C+O2=CO2 (2-5)

  Fe3C+O2=3Fe+CO2 (2-6)

  热处理炉内气体介质成分含有H2、N2、CO、CH4、CO2以及各类保护和可控气氛,他们对钢铁零件的表面作用有很大的差异,CO2为燃烧产物的主要组分,在高温下引起钢表面的氧化和脱碳,但对铜和铜合金无化学作用,因此常用作该类材料的保护气氛。CO对钢铁具有还原作用,可使钢的表面增碳。CO2氧化还原反应在570℃以下进行。随着炉内氧含量增加和加热温度的提高,氧化程度增加,氧化层厚度的增加见图2-2。

  因此钢在CO-CO2的混合气体中可以发生脱碳或增碳反应。

  (2-10)

  水蒸气在高温下对钢有氧化和脱碳作用,H2作为一种还原性气体,在高温下可使钢的表面氧化物得到还原,钢在H2-H2O气氛中的氧化还原反应为:

  上述反应是可逆的,因此可以实现对炉内成分的合理控制,确保零件在热处理加热过程中实现无氧化和脱碳加热。

  图2-3为钢在H2-H2O气氛中加热后发生的氧化还原反应。

  另外纯氢对钢也有脱碳作用,其脱碳程度取决于炉温、水蒸气的含量、加热时间以及钢中原始的含碳量等因素,当H2中水蒸气的含量提高时,则氧化脱碳的作用将更加剧烈。图2-4为40钢脱碳层与加热时间的对应关系。

加热和气氛对氧化速度的影响

  图2-2 加热和气氛对氧化速度的影响

  加热温度850℃,炉气中H2为8%~12%,其余为N2

  1-H20/H2=0.065;2-H2O/H2=0.045;

  3-H2O/H2=0.033;4-H2O/H2=0.025

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