45#钢板脱碳分析-中高特钢

    

钢的脱碳是指钢件在加热过程中，由于炉内脱碳性气氛与钢表面的碳原子发生化学反应，即钢表面的碳原子部分或全部祓烧掉，因此降低了其表面的含碳量，从而影响到零件的表面质量和力学性能，常规而言是不允许的。无保护加热造成脱碳总是不可避免的，实验表明脱碳后的表面组织为铁索体，内部为奥氏体组织，在淬火后二者转变为马氏体的过程中表面产生拉应力的作用，将会造成表面的变形和开裂，表面硬度、抗拉强度和疲劳强度等普遍下降，出现零件的早期失效，因此必须避免该类现象的发生。

　　钢在加热过程中离不开加热体和加热的介质。热处理加热设备种类较多，加热的方式有传导、对流和辐射三种，任何热处理设备均具有其中的一种或几种传热方式。通常在加热的介质炉气中存在有02、C02、H20和H2等气体，它们和钢表面的碳发生化学作用，造成碳含量的下降。钢的脱碳过程有两个环节：一是表面的碳原子被氧化;二是表面的碳失去，引起表面碳浓度的降低。根据化学平衡原理，心部碳向表面扩散移动，因此脱碳层会不断增加，时间越长则脱碳越严重。

　　钢件表面的碳原子分别与氧化性的气体作用生成了相应的气体，碳含量则低于钢的原始成分，无法获得要求的组织和性能，因此实现无脱碳的热处理是至关重要的举措。

无论是钢表面的碳原子还是渗碳体中呈化合态的碳原子，一旦发生脱碳则使零件表面的含碳量降低，造成淬火后硬度和耐磨性的减弱，尤其是造成零件疲劳强度的明显下降。上述炉内的气氛中02、C02、H20和H2属于氧化性的气体，在加热的过程中引起钢表面的氧化和脱碳，而CO、CH4则为还原性气体，可以使氧化层和脱碳层得到还原，恢复钢表面的原始成分状态。需要说明的是，除H2外，在还原性和氧化性的气氛中，如含有水蒸气,它将会造成表面的明显脱碳。作为气体加热介质而言，为了确保加热过程中不出现上述缺陷，应当采用在还原性或保护气氛中完成零件的热处理，这是热处理工作者一直努力的方向。目前陆续开发了一系列的加热方法，实现了不改变零件的表面成分和状态的保护介质的加热。

　　从脱碳产生的机理来看，脱碳的实质为钢中的碳原子在高温下与氧和氢等发生作用，生成了一氧化碳，一般而言钢的氧化和脱碳是同时进行的，其扩散均在A。1相变点以上高温下强烈发生，因此控制好炉内的成分即避免氧化和脱碳现象的出现，尤其是水蒸气必须去除。当钢表面的氧化速度小于碳从内层向外层扩散的速度时会发生脱碳，即在氧化性较弱的氧化性气氛中会发生脱碳现象。相反，当钢表面的氧化速度大于碳从内层向外层扩散的速度时会发生氧化。

脱碳对工具钢而言，轻度(0.6%～0.8%)不会明显造成过共析钢硬度的降低，但会减少残余奥氏体中碳化物的含量。在淬火温度下，加剧表层的晶粒的粗化和长大，使钢的强度下降。如育严重的脱碳(0.4%～0.5%)，会使钢淬火和回火后硬度大大降低，耐用度下降，同时将引起淬火裂纹的出现，从而加剧零件之间的粘连。因此，对工具钢来说，确保零件加热过程中无氧化和脱碳是提高热处理产品质量的前提。