钢在热处理过程中氧化的原理

钢铁零件的氧化过程是在一般的氧化性气体介质(如空气)中进行的,炉内气氛中的O2、CO2和水蒸气等均是氧化脱碳性强的气体,它们一般按下列化学反应进行,使钢铁的表面被氧化,即钢在氧化性气氛中加热,在零件的表面将产生氧化物,化学分析表明氧化层从表到里依次为Fe2O3、Fe3O4、FeO,其形成的机理为表面的氧气含量高,与铁强烈作用生成Fe2O3,中间部分为Fe3O4,内层形成了氧含量较低的FeO,另外随着炉内氧含量的增加和加热温度的提高,氧化层的厚度会不断增加,因此在实际钢铁零件的热处理过程中,确保要炉内为中性或还原性气氛,并确保工艺温度符合技术要求。

氧化还原反应2(1-2)

氧化还原反应4(1-4)

通常钢铁零件的急剧氧化是在525℃以上发生的,是钢铁与空气中的氧结合形成氧化铁,它低于脱碳的温度。对于硬氮化和软氮化的零件而言,为确保氮化过程中变形量控制在要求的范围内,需要在粗加工后进行除应力退火处理,也会造成轻微的氧化,因此在加工过程中要留有一定的加工余量。氧化扩展的快慢程度取决于固溶体的成分,作为工具钢其中的铬含量以及碳化物相的特性影响较大。

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