加热钢件时钢的脱碳

脱碳的产生及其危害

钢在加热时，会生成氧化铁皮，是由于高温炉气的存在和扩散的作用，未氧化的钢表面层中的碳原子会向外扩散，炉气中的氧原子也会透过氧化铁皮向里扩散，当二种扩散会合时，碳原子被烧掉，导致了未氧化的钢表面层中化学成分贫碳的现象叫脱碳。

含碳量是决定钢性质的主要元素之一，脱碳使钢的硬度、耐磨性、疲劳强度、冲击韧性、使用寿命等机械性能会显著降低。对工具钢、滚珠轴承钢、弹簧钢、高碳钢等质量有很大的危害，甚至会因脱碳超出规定而成为废品。所以脱碳问题是优质钢材生产中的关键问题之一。

影响脱碳的因素及防止脱碳的方法

和氧化一样，影响脱碳的主要因素是温度、时间、气氛，此外钢的化学成分对脱碳也有一定的影响。下面说明这些因素对脱碳的影响以及减少脱碳的措施。

A 影响脱碳的因素

（1）加热温度对脱碳的影响。加热温度对钢坯可见脱碳层厚度的影响对不同金属其影响也有所不同，一些钢种随加热温度升高，可见脱碳层厚度显著增加，另有一些钢种随着温度的升高，脱碳层厚度增加，加热温度到一定值后，随着温度的升高，可见脱碳层厚度不仅不增加，反而减小。

（2）加热时间对脱碳的影响。加热时间愈长，可见脱碳层厚度愈大。所以，缩短加热时间，特别是缩短钢坯表面已达到较高温度后在炉内的停留时间，以达到快速加热，是减少钢坯脱碳的有效措施。

（3）炉内气氛对脱碳的影响。气氛对脱碳的影响是根本性的，炉内气氛中H2O、CO2、O2和H2均能引起脱碳，而CO和CH4却能使钢增碳。实践证明，为了减少可见脱碳层厚度，在强氧化气氛中加热是有利的，这是因为铁的氧化将超过碳的氧化，因而可减少可见脱碳层厚度。

（4）钢的化学成分对脱碳的影响。钢中的含碳量越高，加热时越容易脱碳，若钢中含有铝（AL）、钨（W）等元素时，则脱碳增加；若钢中含有铬（Cr）、锰（Mn）等元素时，则脱碳减少。

B 防止脱碳的主要方法

（1）对于脱碳速度始终大于氧化速度的钢种，应尽量采取较低的加热温度；对于在高温时氧化速度大于脱碳速度的钢，既可以低温加热又可以高温加热，因为这时氧化速度大，脱碳层反而薄。

（2）应尽可能采用快速加热的方法，特别是易脱碳的钢应避免在高温下长时间加热。

（3）由于一般情况下火焰炉炉气都有较强的脱碳能力，即使是空气消耗系数为0.5的还原性气氛，也不免产生脱碳。因此，最好的方法只能根据钢的成分要求、气体来源、经济性及要求等，选用合适的保护性气体加热。在无此条件的情况下，炉子最好控制在中性或氧化性气氛，可得到较小的脱碳层。