脱碳的原因和防止方法

三、脱碳的原因和防止方法

脱碳是钢在加热时表层含碳量降低的现象。

1．脱碳的原因

(1)在空气炉中加热引起脱碳。

钢材在加热炉中加热时，氧、二氧化碳和水分与钢中的碳起作用引起脱碳，其反应式是

2C(钢中)+O₂→2CO

C(钢中)+CO₂→2CO

C(钢中)+H₂O→CO+H₂

在高温下，氢气也能与钢中的碳起作用，生成甲烷而引起钢材脱碳，其反应式是

C(钢中)+2H₂→CH₄(甲烷)

(2)钢材表面的氧化铁在高温下分解生成氧化物，其反应式是

2Fe₂O₃→4FeO+O₂

除上述脱碳原因外，还与钢材的加热温度、加热时间及钢材的化学成分有关，加热温度越高、时间越长，越容易引起脱碳，钢中含有硅、铝、锰、钼等脱碳敏感元素，容易引起脱碳。

2．脱碳的危害

①降低钢的淬火硬度和耐磨性。

②降低钢的疲劳强度，从而导致零件在使用中发生早期疲劳损坏。

③脱碳能引起产品在正常加热时的过热，这是因为脱碳层碳化物减少，对晶粒长大的阻碍作用减小。

④脱碳能引起零件热处理时的变形和裂纹。

⑤高速钢脱碳后，红硬性降低，丧失了该钢特有的机械性能。

3．预防脱碳的方法

预防产品脱碳的方法很多，如真空加热、惰性气体加热、在箱式电热炉中加热等。铆工常接触到的热加工或热处理或容器的焊后热处理等，在加热过程中不可避免地要与空气、水分接触，不同程度地产生脱碳现象，但应尽量减少脱碳层的深度。热处理前应注意以下两点。

①加热前应尽量将钢材表面的铁锈除掉，容器进行焊后热处理前要经喷砂处理，去掉容器表面的铁锈，以免退火时引起脱碳。

②容器在焊后热处理时，要控制最佳的热处理规范，如加热温度和保温时间，不能随意提高加热温度和延长保温时间，以减少脱碳机会。对那些含有容易引起脱碳元素的钢，要特别予以重视。

常用材料的热作温度见表9－6，钢料加热火色温度见表9－7，低碳钢、普低钢焊后热处理规范见表9－8。

表9－6　常用材料的热作温度范围(℃)

表9－7　钢料加热火色温度(℃)

表9－8　低碳钢、普低钢焊后热处理规范