氮气做保护气，会不会导致脱碳？

鬼谷子 · 发表于 2016-3-4 15:25:48

根据热处理手册上写的，中性气氛可以保证产品不脱碳，但是根据菲克定律，只要存在浓度差，就会发生扩散。如果我用氮气做保护气，零件会不会发生脱碳呢

草原的风 · 发表于 2016-3-9 21:38:54

“只要存在浓度差，就会发生扩散”这句话值得商榷。其实扩散的驱动力并不是浓度梯度，而是化学位。如果浓度差导致扩散，就无法解释合金中某些原子的偏聚现象了，比如铝合金固溶处理后，得到均匀的组织，虽然没有浓度差，但是时效时，某些原子反而会往一起凑合，形成偏聚——即由没有浓度差变成为有浓度差，这不是打菲克的脸吗？对于钢材也一样，完全奥氏体化后形成均匀的，没有浓度差别的奥氏体，淬火后，转变为马氏体，马氏体与奥氏体化学成分一样，也是均匀的，只不过晶体结构不同而已，但是回火时，均匀的没有浓度差的马氏体，会偏聚，生成含碳量高的局部区域，随着时间延长，会生成含碳量高的渗碳体，这个也是一个反驳你那句话的实例。所以说，你的那句话是有条件都，不能推而广之。
至于说“如果我用氮气做保护气，零件会不会发生脱碳呢”，绝对不会脱碳！除非你用的是氮气+其他气体，哪怕是氮气里面不纯有杂质。
另外，提醒楼主的一点是：扩散过程牵扯到固-气相界面，固态钢铁里面的碳，除非变成气态，并进入炉气，否则碳原子不会进入气态的，因为那个温度不够，不足以使碳汽化，何况你的炉气里面还存在一定压力的氮气？当然，如果氮气不纯，含有与碳能够生成气态物质的杂质，则会与碳反应生成气态的物质进入炉气而脱碳，比如生成CO、CO2、CH4等等。
最后一点说明的是，要想真正理解热处理的各个原理和机理，别看热处理手册之类的科普书籍，要看专著。

fengyonghe · 发表于 2016-3-10 18:12:54

本帖最后由 fengyonghe 于 2016-3-10 18:21 编辑

jnc_89 发表于 2016-3-10 13:47
真空炉里金属工件表层有金属原子的蒸发，应该是这个道理，个人愚见，仅供探讨

超过400度就开始有原子蒸发，那是物理化学研究的范畴，不是菲克定律能解决的。菲克定律说的是在同一个相中浓度差引起的扩散问题，元素在两个相之间的迁移是物理化学的范畴。元素在真空中的蒸发，一个固相，一个气相。钢在两相区保温，同时存在铁素体和奥氏体。奥氏体中的碳远远高于铁素体，这个浓度差绝不会使碳从奥氏体扩散到铁素体中去，此时菲克定律失效。此时起作用的是化学位，只有物理化学能给出答案。

zsrh369 · 发表于 2016-3-4 18:34:53

我觉得这个也要看情况，如果变成氮原子了，那就不好说了，如果是氮气分子那应该没问题，这个应该符合热处理手册说的原则

fengyonghe · 发表于 2016-3-5 01:56:17

不会脱碳

ahhshjhjs · 发表于 2016-3-5 08:16:39

理论上是不会脱碳的,但实际上有可能会脱碳的.因炉子气密性问题。

wylwyl1 · 发表于 2016-3-5 08:43:36

理论没问题，说的是99999的氮气，而实际肯定是脱碳的，炉子里的氮气纯度不是99999。

wencan1991 · 发表于 2016-3-5 09:01:29

四五楼正解，跟炉内氮气浓度有关

fengyonghe · 发表于 2016-3-6 16:48:01

影响脱碳主要是氮气不纯

djh088 · 发表于 2016-3-6 18:42:20

用氮气保证不脱碳是有条件的，过流冲洗就可以。还可以做光亮退火。

nel1982 · 发表于 2016-3-7 08:02:43

如果脱碳就是保护气没起到作用了

新手入门 · 发表于 2016-3-7 10:54:57

还得看看具体温度了，如果只是高回温度应该没有问题。

浪子小新 · 发表于 2016-3-7 11:53:37

如何在理论上解释纯氮气保护，零件不会发生脱碳？

纯净水 · 发表于 2016-3-7 12:47:31

脱碳应该不会碳浓度可能会偏低

aifeisky · 发表于 2016-3-7 14:07:23

纯净水发表于 2016-3-7 12:47
脱碳应该不会碳浓度可能会偏低

你不觉得前后两句话自我矛盾么？

龙虾 · 发表于 2016-3-7 16:13:08

理论上没问题，但实际上还是有脱碳的，是应为密封和氮气纯度等问题

jnc_89 · 发表于 2016-3-7 16:35:55

我觉得应该会有脱碳，但不会氧化，“根据热处理手册上写的，中性气氛可以保证产品不脱碳”，应该是指的氧化，中性气体隔绝了氧气，自然不会氧化，“但是根据菲克定律，只要存在浓度差，就会发生扩散”。这个是指碳的扩散，不是与氧发生化学反应。
而我们平时说的氧化脱碳，包含表层的氧化反应和碳原子像表层的扩散，造成脱碳层逐步加大。氮气隔绝了氧化，表层C浓度不消耗，但炉内气氛中并没有C原子，就是C势为0，所以菲克定理会成立，照样会脱碳，只是缓慢

hufadong · 发表于 2016-3-8 16:29:30

什么材料，加热温度是多少，按照我的生产经验，不会脱碳，但是会产生另外问题，是渗氮，就是表面会形成氮化层，表面硬度会不一样。

balang_a · 发表于 2016-3-8 21:00:28

应该不会的。我们没发现过。

鬼谷子 · 发表于 2016-3-8 21:14:53

hufadong 发表于 2016-3-8 16:29
什么材料，加热温度是多少，按照我的生产经验，不会脱碳，但是会产生另外问题，是渗氮，就是表面会形成氮化 ...

含碳量较高的钢，比如Gcr15在850℃下加热。通氮气还能渗氮吗？氮气能分解吗？

hy0808hy · 发表于 2016-3-9 11:13:32

个人遭遇（热锻带氧化皮的20钢只用氮气保护球化退火，出炉脱碳0.3mm。）

qinning_2001 · 发表于 2016-3-9 15:36:47

炉子里一般都会有余氧，水，高温下会和C发生反应，所以多少还是会脱碳。

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[讨论] 氮气做保护气，会不会导致脱碳？