工件淬火后表面发蓝的原理探讨

黑马王子

    行业内不少人碰到零件经加热-淬火（系指带保护气氛的设备：多用炉、推杆炉和网带炉，淬火介质为油）后表面整体发蓝或局部发蓝，很多人都会说：“哦，那是氧化了。要么是炉内气氛使之氧化了，要么是淬火油使其氧化。”那么，有没有人研究过是什么物质使工件氧化的呢？这种氧化后发蓝色的生产物又是什么呢？

    根据目前大家比较公认的一些资料，铁完全氧化生产Fe2O3，是红色的，不完全氧化生产Fe3O4，是黑色的，与蓝色无关。还有资料显示，钢铁零件在不同温度下加热后会有不同的颜色，如：（http://www.rclbbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=2563）
200        浅黄色
220        黄白色
240        金黄色
260        黄紫色
280        深紫色
300        兰色
320        深兰色
340        兰灰色
370        兰灰浅白色
400        黑红色
460        黑色
500        暗黑色

    个人见识：要使零件氧化发蓝，最少零件得接触到活性氧[O]，而不是接触氧化物就一定会氧化，因为氧化发蓝是一种化学反应，而不是简单的表面附着。但生产的蓝色氧化物我一直困惑会是什么呢？请大家提出有益的看法讨论，要有利有据，有逻辑关系哦，天马行空胡乱猜测的就算了。

加油

仅供参考：四氧化三铁粉末虽然是黑的，但是其晶体在光照下会显示蓝黑色。发蓝工艺只是使工件表面有了很薄的四氧化三铁致密氧化层，具有一定透光性，所以看起来是蓝的，如果改变条件使氧化层变厚，就是黑色了，即发黑工艺

zengdehui

个人理解：钢铁表面在不同温度下加热呈现出不同颜色是其表面产生的氧化物改变了表面对光的吸收和反射特性的结果。
铁的氧化是个渐进的过程，首先表面少量氧化为FeO。FeO对光波有吸收作用，看起来首先吸收的是红光。但表面氧化的程度不是相同的，有时间先后的差异。随着温度提高，表面FeO的覆盖率增加直到全部覆盖表面，先行氧化的深度也增加，吸收的波长下移。随着温度的进一步升高，部分FeO进一步氧化为Fe2O3，FeO与Fe2O3整合为Fe3O4（黑色晶体）。在FeO覆盖率不大，没有破坏表面粗糙度之前，表面还具有反射作用（发白光或发亮）。

w.w.100

楼上的理论，小伙伴和老伙伴一齐惊呆了。

黑马王子

加油 发表于 2013-11-7 14:39
仅供参考：四氧化三铁粉末虽然是黑的，但是其晶体在光照下会显示蓝黑色。发蓝工艺只是使工件表面有了很薄的 ...

赞一个！我觉得蛮有道理的。

黑马王子

zengdehui 发表于 2013-11-8 20:35
个人理解：钢铁表面在不同温度下加热呈现出不同颜色是其表面产生的氧化物改变了表面对光的吸收和反射特性的 ...

第一句分析我比较能够理解，但后来那里Fe3O4的生成理论就没学过，不知道了，有点疑惑。

黑马王子

w.w.100 发表于 2013-11-8 20:51
楼上的理论，小伙伴和老伙伴一齐惊呆了。

请小伙伴和老伙伴们也给大家发表下看法嘛，有交流、有碰撞就会产生火花、产生进步哦。

zengdehui

黑马王子 发表于 2013-11-11 09:37
第一句分析我比较能够理解，但后来那里Fe3O4的生成理论就没学过，不知道了，有点疑惑。

2Fe+O2＝2FeO
4FeO+O2＝2Fe2O3
FeO+Fe2O3＝Fe3O4

黑马王子

zengdehui 发表于 2013-11-11 20:57
2Fe+O2＝2FeO
4FeO+O2＝2Fe2O3
FeO+Fe2O3＝Fe3O4

嗯，
2Fe+O2＝2FeO
4FeO+O2＝2Fe2O3
容易理解，化学式嘛。

我意思是FeO+Fe2O3＝Fe3O4有没有来源？我个人感觉不会有这种化学反应，如果你能确认有的话那你上面的分析就还是有一定道理的。

w.w.100

黑马王子 发表于 2013-11-11 09:37
请小伙伴和老伙伴们也给大家发表下看法嘛，有交流、有碰撞就会产生火花、产生进步哦。

  对发蓝和发黑没啥研究，但资料都认为，正常的工艺下都应该得到磁性氧化铁，而磁性氧化铁是黑色的，并且几乎是不透光的，至于表观颜色为啥是蓝色，可能的原因是，这层膜本身并不致密而且是那么薄，足以让许多的光线通过，那么我们所看到的就是氧化膜的外表面和内表面反射光的干扰光所对应的颜色--近似的蓝色。仅供参考。

zengdehui

黑马王子 发表于 2013-11-12 08:36
嗯，
2Fe+O2＝2FeO
4FeO+O2＝2Fe2O3

FeO+Fe2O3＝Fe3O4是我为帮助理解而编造的，表达的是Fe3O4可视为FeO与Fe2O3整合物，是FeO再进一步部分氧化的产物，但不能说是FeO与Fe2O3组成的混合物。经X射线研究认为它是铁(III)酸的盐   其名称为“偏铁酸亚铁”，化学式：Fe(FeO2)2 。参见http://wenku.baidu.com/link?url= ... 7yp6Mk4mgWafiYPQsse百度文库Feo,Fe2o3,Fe3o4

HRC

钢铁在不同温度下氧化，所生成的氧化物的成分是不同的，低温时是2价氧化物多，3价氧化物少，随着温度升高，比例发生改变，所以颜色也就随之而变。

w.w.100

HRC 发表于 2013-11-13 08:38
钢铁在不同温度下氧化，所生成的氧化物的成分是不同的，低温时是2价氧化物多，3价氧化物少，随着温度升高， ...

看来版主只给工以上的加分。但二楼是正确的，钢在低温下的氧化，表观颜色取决厚度，和含量及成分无关。

HRC

w.w.100 发表于 2013-11-15 21:41
看来版主只给工以上的加分。但二楼是正确的，钢在低温下的氧化，表观颜色取决厚度，和含量及成分无关。

打抱不平呀？也许我说的不一定完全正确，但肯定有一定的道理。你既然认为只与厚度有关，那我问你一个问题：为什么发黑的工件表面是黑黝黝的，而锻造工件表面则是蓝色的？

w.w.100

HRC 发表于 2013-11-16 08:41
打抱不平呀？也许我说的不一定完全正确，但肯定有一定的道理。你既然认为只与厚度有关，那我问你一个问题 ...

  发黑处理只在零件表面形成一层四氧化三铁膜，而且足够厚，它就是黑色的。
  钢铁零件锻造后，其上通常形成三次氧化物，表观颜色取决于最外层的三氧化二铁和次内层的四氧化三铁，因三氧化二铁是相当透明的，所呈现的就是一种蓝灰色。如果你能把外面的三氧化二铁剥离，那呈现出来的就是黑色。这是高温下的厚氧化膜情形。

HRC

w.w.100 发表于 2013-11-17 12:21
发黑处理只在零件表面形成一层四氧化三铁膜，而且足够厚，它就是黑色的。
  钢铁零件锻造后，其上通常 ...

你说三氧化二铁相当透明，按我理解应该像玻璃一样了，如果你说的成立，也就是说，黑布上面盖一片玻璃看起来就是蓝色的了是不是？还有我见过的三氧化二铁是红色的，不透明，和你见的不同。

leekeychen

楼主可以按照回火色去考虑下，氧化皮的颜色。。。。。

问学

w.w.100 发表于 2013-11-15 21:41
看来版主只给工以上的加分。但二楼是正确的，钢在低温下的氧化，表观颜色取决厚度，和含量及成分无关。

不会的，但我个人认为和厚度不是有很大的关系，我有发黑和发蓝，只是工艺不同而已，直观一点工件回火不同温度会出现不同的颜色。你看对吗。

问学

w.w.100 发表于 2013-11-17 12:21
发黑处理只在零件表面形成一层四氧化三铁膜，而且足够厚，它就是黑色的。
  钢铁零件锻造后，其上通常 ...

发黑和发蓝的产生最主要还是要调整工艺温度，生产中是这样的。

w.w.100

问学 发表于 2013-11-18 13:08
不会的，但我个人认为和厚度不是有很大的关系，我有发黑和发蓝，只是工艺不同而已，直观一点工件回火不同 ...

  1.如同LZ在帖子中引述的资料：在空气中经过不同温度（200--500度）加热的铁（一定时间），表面将呈现从浅黄到蓝黑的多种色彩。
  2.如所周知此时在这块被氧化的铁的最外表面就是一层三氧化二铁（α-Fe2O3）。

基于以上两点显然可以得到：在浅层氧化时所呈现的色彩与氧化物本身的性质是没啥关系的。您不这样认为吗？