氮气做保护气，会不会导致脱碳？

fengyonghe

jnc_89 发表于 2016-3-7 16:35
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 ...

这样理解菲克定律？就是说碳元素在几百度就气化了，成为气态碳原子漂浮在空间吗？

fengyonghe

hy0808hy 发表于 2016-3-9 11:13
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。）

这个合乎情理                                                                                                            

fengyonghe

鬼谷子 发表于 2016-3-8 21:14
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？

不能渗氮                                                                                                         

草原的风

“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

回答既专业又精彩                                                                                                              

stove

轴承钢管退火常用氮气保护，实际上是会有一定程度脱碳的，但控制在允许范围就好了

jnc_89

fengyonghe 发表于 2016-3-9 21:12
这样理解菲克定律？就是说碳元素在几百度就气化了，成为气态碳原子漂浮在空间吗？

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

fengyonghe

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。

鬼谷子

草原的风 发表于 2016-3-9 21:38
“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 ...

您好，感谢您的回答，解了心中的一些疑惑。现在感觉静不下心来看一些专著，理论知识还停留在上学时候的阶段，遇到问题查查手册，能解决的最好，解决不了论坛搜一搜，问一问，想一想，也就过去了。以后给自己定个目标，将理论知识再系统的学习下。

鬼谷子

fengyonghe 发表于 2016-3-10 18:12
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 ...

      感谢您的回答。

jerrychen1947

会脱，可能我们的炉子时间较久了，气密性不太好。现在只有加大甲醇滴量，成本加大了好多

鬼谷子

jerrychen1947 发表于 2016-3-11 09:22
会脱，可能我们的炉子时间较久了，气密性不太好。现在只有加大甲醇滴量，成本加大了好多

我进行的试验也是会脱碳，氮气采用液氮气化，脱碳原因不明。

sawens

在真空退火炉内，抽真空后回充氮火加热，可以保证不脱碳，但是普通设备，因为排气或炉子密封性问题，一般会发生不同程度的脱碳，所以说，单纯考虑氮气保护是不会脱碳的，但处理过程中，多因素综合作用，一般会脱碳。

hufadong

鬼谷子 发表于 2016-3-8 21:14
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？

该温度下，通氨分解产生氮化层可以忽略不计，如果高到1000度左右就会产生一定氮化层；至于通氮气我认为肯定也是同理，只不过对于你的材料使用情况考虑，表面的细微硬度差异是否会有影响，您可以测试一下表面硬度。