鋼在加熱過(guò)程中,尤其是當鋼加熱到較高溫度時(shí),表層中的鐵原子和爐氣中的氧化性氣體CO,O2,H2O,SO2等發(fā)生化學(xué)反應,生成氧化皮(FeO,Fe,O,Fe,O?。?。這種現象稱(chēng)為氧化。
氧化皮的膨脹系數比鋼小,熔點(diǎn)也較低。因此鋼料表面的氧化皮疏松而極易脫落或被熔化,未被氧化部分不斷裸露成為新表面而被氧化,不斷地產(chǎn)生新的氧化皮。鋼產(chǎn)生氧化皮后的危害性有:
1、影響鍛件的表面質(zhì)量。氧化皮壓入鍛件表面降低了鍛件表面質(zhì)量和尺寸精度。表面有氧化皮的鍛件進(jìn)行熱處理時(shí),還會(huì )引起鍛件表面組織和性能不均勻。
2、造成鋼料的燒損。在鍛造中,鋼料每加熱一次,便會(huì )有1.5%-3%的金屬被氧化燒損。
3、降低模具使用壽命。氧化皮硬而脆,在鍛造過(guò)程中,特別是模鍛過(guò)程中,它使模具磨損加劇而降低模具壽命。在切削加工時(shí),鍛件表面的氧化皮還會(huì )使刀具變鈍。
影響氧化的因素較多,主要有:
鋼中含有Cr,Ni,Al,Mo等合金元素時(shí),這些合金元素便會(huì )在鋼表面形成致密的氧化膜,可保護鋼料次表層不再繼續被氧化,因為這些合金元素的氧化膜膨脹系數與鋼接近且熔點(diǎn)較高,加熱過(guò)程中便牢固地附著(zhù)在鋼件表面,從而阻止了鋼的繼續氧化。當鋼中Al,Cr含量大于13%~20%時(shí),就幾乎不產(chǎn)生氧化。
1、加熱溫度。隨著(zhù)加熱溫度的升高,氧化過(guò)程加速,形成的氧化皮就越厚。一般情況下,加熱溫度在低于60℃時(shí),氧化速度很慢,當溫度升至900℃以上的時(shí)候,氧化過(guò)程急速增加。
2、鋼的化學(xué)成分。鋼中含碳量大于0.3%以上,隨著(zhù)的含碳量的增加,形成的氧化皮將減少。這是因為鋼的含碳量高時(shí),由于在鋼的表面氧化過(guò)程中產(chǎn)生了還原性氣體CO,因而削弱了氧化性氣體對鋼表面的氧化。
3、加熱時(shí)間。氧化量與加熱時(shí)間呈正比,鋼的加熱時(shí)間越長(cháng),鋼被氧化的程度越嚴重,生成的氧化皮就越厚。
4、爐氣成分?;鹧婕訜釥t中爐氣成分是由氧化性氣體(O2,CO2,H2O,SO2等)、還原性氣體(CO,H2)和中性氣體(N2)三部分組成的。爐氣性質(zhì)一般為氧化性從而使鋼料生成氧化皮。若爐氣性質(zhì)屬中性和還原性的,則幾乎不生成氧化皮。
在采用一般火焰加熱爐加熱壞料時(shí),應在加熱工藝中盡可能地采用下列措施:
1、在保證燃料完全燃燒的情況下,盡量減少爐內過(guò)剩的空氣量。
2、在對坯料進(jìn)行均溫時(shí),應使爐內保持微正壓,防止冷空氣被吸入,尤其在高溫階段。
3、在確保加熱質(zhì)量的前提下,盡量采用快速加熱,縮短加熱時(shí)間,特別是縮短高溫階段的加熱時(shí)間。
4、采用少氧化和無(wú)氧化加熱,如敞焰少氧化加熱。坯料在保護氣氛或惰性氣氛中加熱以及坯料涂刷保護層加熱等。
5、在不同加熱階段,采用不同的爐內氣氛即采用不同的火焰加熱。
6、操作上要做到爐溫均勻,裝爐量不宜過(guò)多,要少裝勤裝,盡量縮短保溫時(shí)間。