Переход на главную страницу сайта “Термист” Термист
Термомеханическое упрочнение арматурного проката
технология, средства, разработка
Главная О сайте Стандарты Технология Устройства
Лаборатория Библиотека Глоссарий Желтые страницы Обратная связь

Химическое воздействие нагревающей среды

Из учебника А.П.Гуляева "Металловедение"

 

При высокой температуре происходит химическое взаимодействие поверхности металла с окружающей средой, причем особое значение имеют два процесса:

1) обезуглероживание стали, связанное с выгоранием углерода в поверхностных слоях
C + O2 → CO2.

2) окисление стали, ведущее к образованию на поверхности окалины, окислов железа
2Fe + O2 → 2FeO.

Интенсивность окисления и обезуглероживания стали зависит от температуры, состава стали и состава окружающей газовой среды.

Процессы окисления и обезуглероживания - диффузионные, и естественно, что с повышением температуры они ускоряются.

В атмосфере печи в зависимости от рода топлива, условий его сжигания и температуры образуются различные газы, в том числе CO2; CO; O2; H2; H2O; N2; CH4.

Эти газовые среды различно влияют на сталь. Так, H2 обезуглероживает, CO2 окисляет, O2 и H2O окисляют и обезуглероживают, CO и CH4 науглероживают.

Изучив законы равновесия этих газов, т.е. взаимодействия газов между собой и газов со сталью, можно создать при заданных температурах термической обработки такие условия, при которых реакции окисление ↔ восстановление и обезуглероживание ↔ науглероживание протекают с одинаковой скоростью в обе стороны, т.е. практически не изменяют состав металла и металл не реагирует с атмосферой. В этом случае атмосфера нейтральна; она не воздействует на поверхность металла и не изменяет ее.

Для получения в печи нейтральной атмосферы для данной температуры и данного сорта стали (содержания в стали углерода) необходимо иметь определенное соотношение науглероживающих, окисляющих, обезуглероживающих и восстанавливающих газов, т.е. иметь определенные соотношения:
Для получения в печи нейтральной атмосферы необходимо иметь определенное соотношение науглероживающих, окисляющих, обезуглероживающих и восстанавливающих газов

Кроме того нейтральной средой является чистый азот (N2), а также вакуум.

Современные печи для светлого нагрева, так называемые печи с контролируемой атмосферой, имеют специальную установку, в которой получают газовую среду требуемого состава, которую подают в печь (закалочную, отжигательную). Печи могут быть электрическими или муфельными с наружным обогревом муфеля.

Кроме газовых нейтральных сред, нагрев без окисления и обезуглероживания стали осуществляется в расплавленных солях.

Соль составляют так, чтобы она имела температуру полного расплавления более низкую, чем заданная температура термической обработки. Требуется также, чтобы прилипшая к поверхности детали корочка соли легко растворялась и смывалась водой.

Получили применение смеси хлористых, азотнокислых и азотистокислых солей щелочноземельных металлов и смеси щелочей. Наиболее применяемые составы солей с указанием области их применения приведены в табл. 28.

Таблица 28

Состав солей, применяемых для нагрева металла

Состав соли Температура полного расплавления, °C Рабочая температура, °С Область применения
BaCl2 900 1000 ÷ 1300 Нагрев быстрорежущих, нержавеющих и других сталей
78 % BaCl2 + 22 % NaCl 640 750 ÷ 900 Нагрев под закалку углеродистых и низколегированных сталей
50 % NaCl + 50 % KCl 670 750 ÷ 900
20 % KCl + 60 % NaCl + 20 % Na2CO3 700 750 ÷ 900
NaNO3 310 400 ÷ 550 Отпуск и ступенчатая закалка (среда охлаждения)
50 % NaNO3 + 50 % KNO3 220 300 ÷ 400
50 % NaNO3 + 50 % KNO2 150 160 ÷ 300
20 % NaOH + 80 % KOH 140 160 ÷ 300

В последнее время получает распространение нагрев в так называемом кипящем слое.

Если продувать горячий воздух сквозь слой, состоящий из мелких частиц (обычно корундовые диаметром 200 - 500 мкм), то такой слой «кипит», превращаясь как бы в жидкость. В него можно погружать изделия, и он будет средой нагрева, если имеет высокую температуру. Последнее достигается продуванием сквозь него горячего воздуха. Вместо воздуха можно использовать и другие среды, в том числе нейтральные. Кипящий слой - универсальная среда, которая может служить, например, закалочной средой (естественно, продуваемый воздух в этом случае холодный). Интенсивность охлаждения кипящего слоя занимает промежуточное положение между водой и маслом. Используя вместо воздуха разные активные среды, в нем можно производить разные операции химико-термической обработки - цементацию, азотирование и т.д.

 



Использована публикация:
Гуляев А.П. Металловедение. Учебник для втузов. 6-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1986. 544 с.
стр. 259 - 260.

К началу страницы


Web-сайт “Термист” (termist.com)
Термомеханическое упрочнение арматурного проката

Отсутствие ссылки на использованный материал является нарушением заповеди "Не укради"

Редактор сайта: Гунькин И.А. (termist.com@gmail.com)