钢在高温加热时,表层中的碳和炉气中的氧化性气体(如 O2、CO2、H2O等),以及某些还原性气体(如 H2)发生化学反应,造成表层含碳量减少,这种现象称为脱碳。脱碳也是一个扩散过程。
脱碳会使锻件表面变软,强度和耐磨性降低,对锻件质量有很大的危害,特别是高碳工具钢、轴承钢、高速钢及弹簧钢的脱碳更是严重的缺陷。因此在锻造,特别是精锻加热时应避免脱碳发生。影响脱碳的因素如下。
(1)炉气成分在炉气成分中,脱碳能力最强的是 H2O(汽),其次是 O2、CO2,H2较弱。一般来说在中性介质或弱氧化性介质中加热时,可以减少脱碳。
(2)加热温度钢在氧化性炉气中加热时,既产生氧化,也引起脱碳。在 700~1000C的高温下,由于表面氧化皮阻碍碳的扩散,脱碳的速度比氧化要慢;随着加热温度的升高,氧化和脱碳的速度都加快,而此时氧化皮丧失阻碍功能,脱碳进行得比氧化更为剧烈。如GCr15 钢在1100~1200℃温度时,会产生强烈的脱碳现象。
(3)加热时间钢的加热时间越长,脱碳层越厚;当厚度达到一定值后,脱碳速度将逐渐减慢。
(4)化学成分 钢的含碳量越高,脱碳倾向越大。W、Al等元素使钢脱碳增加;Cr、Mn等元素则能阻止钢的脱碳。一般来说,用于减少氧化的措施,同样也可用于防止脱碳。
下节内容《什么是锻造温度范围?确定锻造温度范围的方法是什么?》。