鋼在高溫加熱時,表層中的碳和爐氣中的氧化性氣體(如O2、CO2、H2O等),以及某些還原性氣體(如H2)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),造成表層含碳量減少,這種現(xiàn)象稱為脫碳。脫碳也是一個擴散過程。
脫碳會使鍛件表面變軟,強度和耐磨性降低,對鍛件質(zhì)量有很大的危害,特別是高碳工具鋼、軸承鋼、高速鋼及彈簧鋼的脫碳更是嚴(yán)重的缺陷。因此在鍛造,特別是精鍛加熱時應(yīng)避免脫碳發(fā)生。
影響脫碳的因素如下。
(1)爐氣成分 在爐氣成分中,脫碳能力最強的是H2O(汽),其次是O2、CO2,H2較弱。一般來說在中性介質(zhì)或弱氧化性介質(zhì)中加熱時,可以減少脫碳。
(2)加熱溫度 鋼在氧化性爐氣中加熱時,既產(chǎn)生氧化,也引起脫碳。在700~1000℃的高溫下,由于表面氧化皮阻礙碳的擴散,脫碳的速度比氧化要慢;隨著加熱溫度的升高,氧化和脫碳的速度都加快,而此時氧化皮喪失阻礙功能,脫碳進(jìn)行得比氧化更為劇烈。如GCr15鋼在1100~1200℃溫度時,會產(chǎn)生強烈的脫碳現(xiàn)象。
(3)加熱時間 鋼在加熱時間越長,脫碳層越厚;當(dāng)厚度達(dá)到一定值后,脫碳速度將逐漸減慢。
(4)化學(xué)成分 鋼的含碳量越高,脫碳傾向越大。W、A1等元素使鋼脫碳增加;Cr、Mn等元素則能阻止鋼的脫碳。
一般來說,用于減少氧化的措施,同樣也可用于防止脫碳。