脱碳介绍及防治措施

脱碳
（1）脱碳的特征 脱碳是指钢加热时表层含碳量降低的现象。脱碳的过程就是钢中的碳在高温下与氢或氧发生反应生成甲烷或一氧化碳。脱碳时，一方面是氧向钢内扩散。另一方面钢中的碳向外扩散。脱碳层只有在脱碳速度超过氧化速度时才能形成，当氧化速度很大时。可以不发生明显的脱碳现象，即脱碳层产生后，铁即被氧化而生成氧化皮。因此，在氧化作用相对较弱的气氛中，可形成较深的脱碳层。 脱碳层含碳量较正常组织低，渗碳体（Fe3C）的数量较正常组织少，故其强度或硬变较低对大多数钢来说，脱碳会降低其性能。对高碳工具钢、轴承钢、高速钢及弹簧钢，脱碳是一种严重的失效。
（2）脱碳对钢性能的影响 脱碳对锻造和热处理等工艺性能均有影响：①2Crl3不锈钢加热温度过高、保温时间过长时，表层金属脱碳，促使高温占铁素体在表面过早地形成，使锻件表面塑性大大降低，模锻时容易开裂；②奥氏体锰钢表层脱碳以后，奥氏体组织不均匀，不仅使冷变形时的强度达不到要求，而且可能由于变形不均匀产生裂纹；③钢的表面脱碳以后，使表层与心部的组织和线膨胀系数不同，淬火时发生的不同组织转变及体积变化将引起很大的内应力；同时，由于表层脱碳后强度下降，淬火时零件表面甚至可能产生裂纹。
脱碳对零件性能也有影响，钢的表面脱碳后，淬火时不发生马氏体转变或马氏体转变不完全，就得不到所要求的硬度。轴承钢表面脱碳后会造成淬火软点，使用时易发生接触疲劳损坏；高速工具钢表面脱碳会使红硬性下降。
（3）影响钢脱碳的因素 影响钢脱碳的因素主要有钢的化学成分、加热温度、保温时间和炉气成分等。钢的化学成分对脱碳有很大影响。钢中含碳量愈高，脱碳倾向愈大。合金元素W、Al、Si、Co等元素都使钢脱碳倾向增加，而Cr等元素能阻止钢脱碳。随着加热温度的提高，脱碳层的深度不断增加。一般情况下，加热温度低于1000℃时，钢表面的氧化皮阻碍碳的扩散，脱碳比氧化慢。但随着温度的升高，虽然氧化皮形成速度增加，但氧化皮下面碳的扩散速度也加快，达到某一温度后脱碳反而比氧化快，此时氧化皮失去保护能力。加热时间愈长，加热次数愈多，脱碳层愈深。但脱碳层并不与时间成正比增加。例如，高速钢的脱碳层在1000℃加热0.5h，深度达0.4mm；加热4h达1.0mm；加热12h达1.2mm。炉内氧化性气氛引起钢的氧化与脱碳，其中脱碳能力最强的介质是H2O（汽），其次CO2与O2，最后是H2；而CO和CH4则使钢中增碳。在中性介质中加热时，脱碳最少。
（ 4）防止脱碳的措施 工件加热时，尽可能地

降低加热温度及在高温下的停留时间，合理地选择加热速度，以缩短加热的总时间。控制加热气氛，使之呈现中性或采用保护性气体加热，在脱氧良好的盐浴炉中加热，要比普通箱式炉中加热的脱碳倾向小。热压力加工过程中，如果生产中断，应降低炉温，如停顿时间很长，则应将坯料从炉内取出或随炉降温。进行冷变形成形时，尽可能减少中间退火次数及降低中间退火温度。高温加热时。钢的表面用覆盖物或涂料进行保护，以防止氧化与脱碳。