关于氧化与脱碳的系统讨论

zjxhut

从原理上讲，只有炉气中碳的分压与材料中的碳处于平衡时，才不会发生脱碳现象。在保护性气氛下也会脱碳，只是速度很慢而已。

孤鸿踏雪

回复 41# zjxhut


    看看这个帖子http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=60715&fromuid=31405

197971500

工件在加热时，一般大于200度即可产生氧化，大于300度氧化会加剧，600度左右既会产生脱碳，大于600度脱碳会加剧。采用保护气氛加热可从一定程度上减轻或防止氧化与脱碳的发生。

孤鸿踏雪

关于氧化和脱碳的条件除了温度、气氛等因素还要看什么材料：
   依据材料牌号不同，其脱碳敏感性也不同，一般脱碳发生在600℃左右。比如讲，同在600℃加热和保温，20#钢与T10（A）钢，那个更容易脱碳？
    同样道理，氧化也因材料的不同，其开始明显氧化的温度也不同，热处理常介绍材料在150℃以上才开始氧化。实际上，自常温开始，有一些材料就开始氧化，只不过在低温时氧化的速度缓慢，效果不明显而已！我们看到那些铜牌在常温下经历较长时间后就逐渐失去了光泽，慢慢变成了黑色，难道不是氧化了吗？

kinggmc

钢材中氧化是针对于Fe元素的被氧化而言，大气中的O2，H2O等都会使Fe发生氧化反应，至于说氧化的温度，在室温下也会氧化，只是速度很慢。此反应是吸热反应，随着温度的升高，反应速度加快。
而脱碳则是针对于C元素被氧化而言，脱碳除了与加热温度，加热时间和气氛有关之外，与材料成分也有关系。
含碳量在2%以内，C%越高，脱碳越严重。某些合金元素也会对脱碳其加速和抑制作者，其原理是合金元素加速或抑制C在钢材中的扩散速度，如Cr,Mn均可以抑制C的扩散从而减小其脱碳。

lsbhn

我认为氧化和脱碳不能局限于一狭小思维中，他们会在不同的热环境条件，不同的加热速度，不同的保温条件产生不同的反应，要根据工件的现实状态来决定会发生什么样的反应和变化

孤鸿踏雪

我认为氧化和脱碳不能局限于一狭小思维中，他们会在不同的热环境条件，不同的加热速度，不同的保温条件产生 ...
lsbhn 发表于 2011-3-4 10:13

    能否举一两个案例，阐释一下。

孤鸿踏雪

回复  lfp325324


脱碳了，怎么会没有氧化，碳跑到哪里去了。不是跟氧化物反应了，就是跟氧气消耗。
fengweibo 发表于 2010-7-8 10:40

    当气氛中的碳浓度低于钢件表面的碳浓度时，钢件表面的碳原子就会逸出，如果有足够的动力和时间，钢件表面的碳浓度最终也会与气氛的碳浓度达成一种平衡，这样，钢件表面的碳浓度最终就会下降，这种现象通常称为失碳、贫碳，实际上也是一种脱碳行为。

archmage

所有回复  讨论看了一遍  基本大家认为都是一致的
氧化和脱碳是同时存在的 只是一个强弱的问题！氧化强则表现为氧化皮  脱碳强则表现为脱碳层

根据C和Fe的氧化性 认为C更容易发生反应 所以脱碳更优先于氧化  但是在各个温度阶段所体现的强度不一样（即敏感区域不一样）

总结完毕。。。。（敬请斧正）

taozhen123456

我也想知道20喽提的问题！

孤鸿踏雪

我也想知道20喽提的问题！
taozhen123456 发表于 2011-6-24 10:21

    你可以看看这个帖子http://www.rclbbs.com/viewthread.php?tid=77442&fromuid=31405

孤鸿踏雪

     钢的氧化是由氧、二氧化碳和水蒸气等氧化性成分引起的，如果同时存在二氧化硫（SO2）气体，则氧化会更加激烈。
   脱碳是伴随氧化而产生的，但在氢与氨的裂解气等还原性气氛中也发生脱碳。此时，钢的表面未发生氧化而保持光亮状态，却由于气氛中氢的作用引起了脱碳。即氢对钢是强烈还原性气体，同时又是弱的脱碳性气体。如果其中同时存在微量水蒸气，会显著增加轻的脱碳作用。

kop123

先分享一下有关氧化和脱碳的一些知识
缺陷名称：表面脱碳
缺陷产生的原因：
1.        气体渗碳后期，炉气碳势低
2.        固体渗碳后，冷却速度过慢
3.        渗碳后空冷时间过长
4.        在冷却井中无保护冷却
5.        空气炉加热淬火无保护气体
6.        盐浴炉加热淬火，盐浴脱氧不彻底
对策：
1.        在碳势适宜的介质中补渗
2.        淬火后作喷丸处理
3.        磨削余量，较大件允许有一定的脱碳层
缺陷名称:表面腐蚀和氧化
缺陷产生的原因
1.        渗碳剂不纯，有水、硫和硫酸盐
2.        气体渗碳炉漏气，固体渗碳时渗碳剂在工件的表面融化，液体渗碳时工件表面有残余盐类
3.        高温出炉，空冷保护不够
4.        盐炉校正不彻底，空气炉无保护气氛加热，淬火后不及时清理
5.        零件表面不清洁
对策:
1.        严格控制渗碳剂及盐浴成分
2.        经常检查设备密封情况
3.        对零件表面及时清理和清洗
4.        严格执行热处理工艺

chm0406

孤鸿踏雪 发表于 2010-5-12 13:09
回复 12# yiryouni

我用的是氩气做保护气氛，但一样有氧化现象。不排除设备原因，但是重新做了同一批零件，结果没有氧化现象。

孤鸿踏雪

chm0406 发表于 2011-8-20 12:49
我用的是氩气做保护气氛，但一样有氧化现象。不排除设备原因，但是重新做了同一批零件，结果没有氧化现象 ...

不知你的氩气纯度如何？如果氩气纯度偏低，可能就会引起一定程度的氧化。
   另外，你的氩气是罐装的，还是直接制备的？

落水残阳

基本同意50楼的意见。
在C+H2→CH4这个反应中，反应后H 的价态为+1，化合价升高，是被氧化，H2作为还原剂存在的。由于H2的还原性高于C和Fe，所以在有H2的条件下，Fe是不会被氧化的，而C由于存在负价态，所以被H2还原生产CH4，在钢上表现为脱碳。有文献称，氢致脱碳在高温状态下表现明显。至于是因为高温提供了反应的动力还是高温时发生了奥氏体化使反应变得容易，就不得而知了。但是高温下发生氢气保护下的脱碳，是确有其事的。
从化学性质上看，在钢中，Fe和C相比，C呈负价态（0-），而Fe呈正价态（接近于0+），且原本C的还原性较Fe高，在有氧气的条件下，理应脱碳优先于氧化发生。但不同情况下表现出不同的结果，我们试解释如下：在低温时，C的活性较低，很难逸出Fe的束缚到达表面与O结合，而在钢中，Fe占绝对优势的比例，表面的Fe无需挣脱任何束缚就可与O发生反应，所以发生氧化现象。但当高温时，表面的C优先于Fe与O结合，变成气体逃逸，表面无C，此时Fe因为没有C的争夺，安然与O发生氧化反应，生成了氧化皮。但高温下生成的氧化皮非常疏松，O继续深入发生以上反应。于是有氧化皮也有脱碳。
个人认为，如果外界没有能与C反生化学反应的物质，C 是不容易从钢里逸出的。

chm0406

孤鸿踏雪 发表于 2011-8-20 13:39
不知你的氩气纯度如何？如果亚其纯度偏低，可能就会引起一定程度的氧化。
   另外，你的氩气是罐装的，还 ...

是罐装的，符合GB的氩气。估计不是炉膛有污染，使零件渗碳。就是氧化脱碳。

辽宁兴城

yiryouni 发表于 2010-5-11 17:24
我想问下老师：H2与材料中Fe3C在什么条件下反应？
  我在N2保护气氛（含3%H2）中加热，材料脱碳？

回复8# yiryouni

你的保护气本身就有脱碳倾向，如H2是活泼的还原性气体，高温时与多种金属氧化物发生还原反应：MO+H2-M+H2O，水再与金属中的碳原子反应：H2O+C-H2+CO。



。

孤鸿踏雪

《预防热处理废品的措施》一书对氧化和脱碳的描述
    在氧化性气氛中，脱碳预氧化是同时进行的。部分脱碳层变成氧化皮而剥落，因此，气氛的氧化性越强，钢的表面残留脱碳层就越少。填箱加热和盐浴加热可能出现比大气中加热更深的脱碳层，就是这个道理。
    相反，坏圆形的氢气在高温下能将氧化铁怀远，使钢的表面保持光亮。但当温度超过大约700℃时，通过以下反应   
                【C】+2H2=CH4
    将引起激烈的脱碳作用，从而使钢脱碳。并发现，气氛中有微量水分，还将显著加强上述氢的脱碳作用。
    与此相反，氮、氩、氦等所谓惰性气体，则完全不和钢反应，所以是一种理想的无氧化脱碳的加热气氛。但它们中如果含有氧气与水分等杂质，则另当别论。

aaron01

孤鸿踏雪 发表于 2011-3-6 14:02
当气氛中的碳浓度低于钢件表面的碳浓度时，钢件表面的碳原子就会逸出，如果有足够的动力和时间， ...

杨工，关于这段描述，我有一些不同的意见，提出来讨论一下：
1；气氛中并不存在碳浓度，在渗碳气氛里没有所谓的碳原子，碳原子是以化合物形式存在，所以不能用碳浓度来衡量气氛。
2；我们习惯用的是碳势这个概念，指的是气氛渗碳的能力，不是指气氛里碳原子的质量百分比。比如在钢表面发生的最常见的一个渗碳反应：CO--[C]+O2，（[C]代表溶入奥氏体内的碳原子）这是个可逆反应，此反应向哪个方向走，决定了钢在某气氛下是增碳还是脱碳。
3；不管是氧化还是脱碳，都是在钢铁表面发生的化学反应，不应理解成碳原子溢出，新生成的是碳的化合物，气氛里没有碳原子，碳也不会像氮那样有气体分子。