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造成表面脫碳的氣氛主要是水蒸氣、氧氣及二氧化碳等氧化性氣體。當(dāng)受熱方管表面與這些氧化性氣體接觸時(shí)，氧化與脫碳同時(shí)發(fā)生；由于這些氣體的親合力與鐵中的固溶碳比較大，因此表面上的碳先脫掉了。上述這些氣體一般是從爐外帶進(jìn)去的；鋼制品表面的氧化鐵皮、鐵銹以及冷拔后方管表面上的殘留物，入爐加熱后也會(huì)分解，反應(yīng)生成一些氧化性氣體。在生產(chǎn)過中我們可以有目的地控制爐內(nèi)氣氛，使之處于還原性狀態(tài)，這樣就能有效避免表面脫碳了。例如，控制爐內(nèi)一氧化碳與二氧化碳的比例，在平衡點(diǎn)時(shí)，既不氧化也不脫碳；在二氧化碳比例超過平衡點(diǎn)時(shí)，發(fā)生氧化和脫碳；低于平衡點(diǎn)時(shí)則不發(fā)生脫碳和氧化。平衡點(diǎn)的具體數(shù)值要根據(jù)鐵的含碳量和溫度來計(jì)算的。
防止方管表面脫碳有哪些措施？許多鋼制品的使用壽命與鋼制品的表面脫碳程度及其相關(guān)。比如，方管的使用壽命主要取決于它的耐磨性與疲勞強(qiáng)度，如果方管表面脫碳超標(biāo)時(shí)，就會(huì)減少表層中作為耐磨相和強(qiáng)化相的碳化物，因此將直接影響這兩項(xiàng)使用性能。另外，軸承鋼、工具鋼的表面脫碳層如不清除干凈，將使工具鋼、軸承鋼表面層硬度和耐磨性降低，并且在淬火時(shí)，由于里外層體積變化不同而使工件表面形成裂紋。所以，如何防止鋼制品的表面脫碳是生產(chǎn)工藝中應(yīng)該注意的一個(gè)問題呢？國外進(jìn)口盤條的脫碳層為0.02~0.04mm，日本神戶的盤條表面可以做到無脫碳，而我國國內(nèi)同類產(chǎn)品脫碳層平均深度超過0.05mm，所以必需采取措施來改變這種狀況。
此外，向爐內(nèi)噴吹中性的保護(hù)性“氮?dú)狻币彩且环N有效措施。氮?dú)膺M(jìn)入爐內(nèi)可以有效的驅(qū)散某些區(qū)段的氧化性氣氛，同時(shí)可以保持爐內(nèi)氣壓，阻止空氣滲入，減輕或避免鋼件表面的脫碳。
所以解決表面脫碳問題，關(guān)鍵在熱處理工序上。由于脫碳與方管的氧化是同時(shí)進(jìn)行的，因此，只要在熱處理過程中盡量使方管少與空氣接觸就可達(dá)到改善脫碳的目的。比如，美國彈簧方管公司采用雙鉛槽油淬回火來處理氣門簧用方管，取得了理想效果。該生產(chǎn)流程是：第一個(gè)熔融鉛槽起方管奧氏體化作用，預(yù)先將鉛液加熱到871℃，方管在鉛液中通過，實(shí)現(xiàn)奧氏體化，然后進(jìn)入油槽中淬火，再進(jìn)入第二個(gè)熔融鉛槽回火(482℃)。由于方管在熔融鉛中不與空氣接觸，有效避免了脫碳。但是采用這種工藝所需要解決的主要問題是要防止鉛塵對空氣的污染。
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