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钢在热处理过程中脱碳的原理
2018-12-28 00:00:00 来源：高频感应加热设备 点击：1934 喜欢：0
钢的脱碳是指钢铁零件在加热过程中，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被烧掉，因此降低了其表层的含碳量，从而影响到零件的表面质量和力学性能，对于表面不加工的零件是不允许的。实验表明脱碳后的表面组织为铁素体，其晶粒变的粗大，内部为奥氏体组织，在淬火后二者转变为马氏体的过程中，表面产生拉应力和组织应力的综合作用，将会造成表面的变形甚至开裂，表面硬度、抗拉强度和疲劳强度等普遍下降，出现零件的早期时效，严重影响零件的使用寿命，因此要严格控制和避免表面脱碳现象的发生。
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O2、CO2、H2O和H2等气体，它们和钢表面的碳发生化学作用，造成含碳量的下降，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。
从上述几个反应式来看，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，含碳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。即使在氮基气氛的加热介质，加热温度提高也将使氧化性增强，表面的氧化和脱碳更加明显。
全脱碳层为最外面一层，其显微组织为白色的铁素体，半脱碳层是从全脱碳层的内界到钢的含碳量为原始组织状态处的距离。
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Ac1相变点以上高温下强烈发生的，因此控制好炉内的成分即可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。
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