碳勢
鋼鐵材料、爐氣、爐渣中碳勢取決於的碳含量(濃度)和溫度。濃度和溫度越高,碳勢越高。
比如滲碳爐氣氛的碳勢高於工件的碳勢時,工件就會增碳,否則就會脫碳。
熱處理中的碳勢是指爐內
含碳氣氛在一定溫度下與鋼鐵工件表面的奧氏體之間達到動態平衡時,鋼的表面達到的含碳量。一般採用低碳鋼薄片測量。將厚度小於0.1mm的低碳鋼箔片置於某一溫度的滲碳介質中,進行穿透滲碳,測定箔片的含碳量,即為該滲碳介質在該溫度下的碳勢。
碳勢即純鐵在一定溫度下於加熱爐氣中加熱時達到既不增碳也不脫碳並與爐氣保持平衡時表面的含碳量。它表示爐氣對純鐵的飽和能力,爐氣碳勢越高,飽和碳的能力越強。
影響因素
影響鋼脫碳的因素:
影響鋼脫碳的因素有鋼料的化學成分,加熱溫度,保溫時間和煤氣成分等。
1.鋼料的化學成分對脫碳的影響
鋼料的化學成分對脫碳有很大影響。鋼中含碳量愈高脫碳傾向愈大W、Al、Si、Co等元素都使鋼脫碳傾向增加;而 Cr、Mn等元素能阻止鋼脫碳。
2.加熱溫度的影響
隨著加熱溫度的提高,脫碳層的深度不斷增加。一般低於1000℃時,鋼表面的氧化皮阻礙碳的擴散,脫碳比氧化慢,但隨著溫度升高,一方面氧化皮形成速度增加;另一方面氧化皮下碳的擴散速度也加快,此時氧化皮失去保護能力,達到某一溫度後脫碳反而比氧化快。
3.保溫時間和加熱次數的影響
加熱時間越長,加熱火次愈多,脫碳層愈深,但脫碳層並不與時間成正比增加。例如高速鋼的脫碳層在1000℃加熱0.5h,深度達0.4mm;加熱4h達1.0mm;加熱12h後達1.2mm。
4.爐內氣氛對脫碳的影響
在加熱過程中,由於燃料成分,燃燒條件及溫度不同,使燃燒產物中含有不同的氣體,因而構成不同的爐內氣氛,有氧化性的也有還原性的。他們對鋼的作用是不同的。氧化性氣氛引起鋼的氧化與脫碳,其中脫碳能力最強的介質是H2O(汽),其次是CO2與O2,最後是H2;而有些氣氛則使鋼增碳,如 CO和 CH4。爐內空氣過剩係數α大小對脫碳也有重要的影響:當α過小時、燃燒產物中出現H2,在潮濕的氫氣內的脫碳速度隨著含水量的增加而增大。因此,在煤氣無氧化加熱爐中加熱,當爐氣中含H2O較多時,也要引起脫碳;當α過大時,由於形成的氧化皮多,阻礙著碳的擴散,故可減小脫碳層的深度。在中性介質中加熱時,可使脫碳最少。