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鍛件加熱過程中的氧化

2022-09-22 08:45:15 admin 348

       氧化是鍛件毛坯(金屬原料)在加熱過程中與爐氣中的氧化性氣體發生化學反應,在鍛件金屬表面形成氧化皮的現象。例如鋼加熱到高溫時,表層的Fe與02、C02、H2o可發生反應形成FeO、Fe3O4. Fe2O3。高溫氧化實際是一種擴散過程,伴隨著Fe原子以離子狀態由內部向表面擴散,爐氣中氧以原子狀態吸附在坯料表面并向內部擴散,結果形成三層不同氧化鐵組成的氧化皮,最外層氧化皮為Fe2O3,占氧化皮厚度10%,次外層為Fe3O4,占氧化皮厚度為50%,最里層為FeO,占氧化皮厚度40%。

       氧化主要受鍛件金屬材料的種類、爐氣性能、加熱溫度、加熱時間的影響。

       加熱不同的金屬材料,氧化程度不同,如鋼坯料,在同樣條件下,不同牌號的鋼氧化燒損也不同,低碳鋼燒損量大而高碳鋼量燒損請小,這是由于在高碳鋼中反應生成了較多CO而降低了氧化鐵的生成量。當鋼中含有Cr、Ni、Al、Si、Mo等合金元素時,在鋼料表面會形成致密且不易脫落的氧化薄膜,可以阻止加熱過程金屬的繼續氧化。
       燃料爐的爐氣性質可分為氧化性爐氣、還原性爐氣和中性爐氣。爐氣性質決定于燃料燃燒時的空氣供給在強氧化性爐氣中,爐氣可能完全由氧化性氣體,如02、C02、H20、SO2等組成,這將使金屬產生較厚的氧化皮。在還原性爐氣中,含有足夠量的還原性氣體,如CO、H2等,它可以使金屬不氧化或很少氧化。普通電阻爐在空氣介質中加熱,屬于氧化性爐氣。
       加熱溫度是影響金屬氧化速度最主要的因素。溫度越高,金屬和氣體原子擴散速度越大,則氧化越劇烈,生成的氧化皮越厚。實際觀察表明,在200?500℃時,鋼料表面僅能生成很薄的一層氧化膜,當溫度升至600?700℃時,便開始有顯著氧化,并生成氧化皮,超過850?900℃,鋼的氧化速度急劇升高,氧化會急劇增加,坯料的氧化層較厚。

       坯料在氧化性氣氛中的加熱時間越長,氧的擴散坩越大,形成的氧化皮越厚。特別是加熱到高溫階段,加熱時間的影響更加顯著。
       金屬的氧化燒損危害性很大,一般情況下,鋼料每加熱一次便有0.5%?4.0%的金屬被氧化燒損掉,如表所示。同時氧化皮還加劇模具的磨損,降低鍛件的表面質適。殘留氧化皮的鍛件,在機械加工時會加快刀具刃口的磨損。因此,減少或消除加熱時金屬的氧化燒損對鍛造生產來說非常重要。
       在鍛造加熱過程減少氧化的措施有:在保證鍛件質量的前提下,盡量采用快速加熱,縮短加熱時間,尤其是縮短高溫下停留的時間;在燃料完全燃燒的條件下,盡可能減少空氣過剩量,以免爐內剩余氧氣過多,注意減少燃料中的水分;爐內應保持不大的正壓力,防止冷空氣的吸入;采用少無氧化加熱方法。

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