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    什么是氧化?其危害是什么?影響氧化的因素有哪些?怎樣減少氧化?

    提示:

    鋼加熱到高溫時,表層中的鐵與爐氣中的氧化性氣體(如02、CO2、H2 O)發生化學反應,使表層變成氧化鐵(即氧化皮),這種現象稱為氧化。氧化過程實質是擴散過程。即爐氣中的氧以原子狀態吸附到鋼表面后向內部擴散,而鋼中的鐵則以離子狀態由內部向表面擴散。 鍛造加熱過程中的氧化危害很大:一般情況下,每加熱一次便有1.5%


        鋼加熱到高溫時,表層中的鐵與爐氣中的氧化性氣體(02CO2H2 O)發生化學反應,使表層變成氧化鐵(即氧化皮),這種現象稱為氧化。氧化過程實質是擴散過程。即爐氣中的氧以原子狀態吸附到鋼表面后向內部擴散,而鋼中的鐵則以離子狀態由內部向表面擴散。

        鍛造加熱過程中的氧化危害很大:一般情況下,每加熱一次便有1.5%3%的鋼料被燒損掉,見表2 4;模鍛時如果氧化皮被壓人鍛件表面,將降低鍛件的表面質量;氧化皮的阻隔會造成鍛件熱處理性能不均勻(例如硬度不均等);氧化皮硬而脆,如果在模鍛過程中掉人模膛內,將會加劇模具的磨損;在機械加工時,氧化皮將使刀具加速變鈍;加熱爐內脫落的堿性氧化皮會與酸性爐底耐火材料發生化學反應,使爐底軟熔損壞。因此,減少或消除加熱時的氧化燒損是非常重要的。

    2-4  采用不同加熱方法時鋼的一次燒損率

     表2-4 采用不同加熱方法時鋼的一次燒損率

        影響氧化的因素有很多。

        (1)爐氣成分火焰加熱爐的爐氣通常由三種氣體成分組成:氧化性氣體( O2CO2H2O)、還原性氣體(COH2)和中性氣體(N2)。爐氣的性質取決于燃料燃燒時的空氣供給量。當燃燒條件一定時,燃料燃燒所消耗的空氣量是一定的,當供給空氣過多時,過量空氣中的氧化性氣體使爐氣的性質呈氧化性,氧化強烈,形成較厚的氧化皮;相反,供給空氣不足時,爐內有過量的COH2,爐氣的性質呈還原性,氧化皮很薄,甚至不產生氧化。

        (2)加熱溫度  隨著加熱溫度的升高,原子擴散能力增大,氧化速度也加快,形成的氧化皮厚。一般情況,鋼在加熱溫度低于570600℃時,氧化速度很慢;當溫度超過900950℃以后,氧化皮急劇增加。

        (3)加熱時間鋼在高溫下加熱時間越長,氧化擴散量越大,形成的氧化皮越厚。因此,縮短加熱時間,尤其是高溫下的保溫時間,對減少氧化的作用很大。

        (4)化學成分和尺寸  隨著鋼含碳量的增加,形成的氧化皮將減少。這是因為含碳量高時,在氧化過程中生成了CO,具有還原性,能夠削弱氧化性氣體對鋼表面的作用。當鋼中含有CrNiAlMo等合金元素時,這些元素在鋼的表面形成致密的氧化薄膜,阻止氧化性氣體繼續向內擴散,并且其膨脹系數與鋼接近一致,能牢固附著在鋼的表面,起到保護作用,從而減少了氧化。當CrNi的含量大于13%20%時,鋼材幾乎不產生氧化。此外,鋼料的表面積與體積之比越小,氧化程度也越小。

        減少氧化的措施是:在保證鍛件質量的前提下,盡量采用快速加熱,縮短高溫下的加熱、保溫時間,例如采用感應電加熱;合理設計火焰爐的爐膛和燃燒器,加快爐氣循環速度,提高對流、輻射加熱能力;對小型毛坯冷態裝爐并提高爐溫,加大爐子和毛坯的溫差以加快傳熱速度;合理排布爐內毛坯使其多面充分受熱;在使燃料完全燃燒的條件下,盡可能減少空氣過剩量,以免爐內剩余氧氣過多,并注意減少燃料中的水分;爐內保持不大的正壓力,防止冷空氣吸入;當對毛坯的加熱質量要求較高時,應該采用各種專門的少無氧化加熱措施。


    (責任編輯: 艾特貿易網 )

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