許多鋼制品的使用壽命與鋼制品的表面脫碳程度有關(guān)。例如，鋼絲繩的使用壽命主要取決于它的疲勞強(qiáng)度與耐磨性，如果鋼絲繩表面脫碳超標(biāo)，就會(huì)減少表層中作為強(qiáng)化相和耐磨相的碳化物，因而將直接影響這兩項(xiàng)使用性能。此外，工具鋼、軸承鋼的表面脫碳層如不清除干凈，將使工具鋼、軸承鋼表面層硬度和耐磨性降低，并且在淬火時(shí)，由于里外層體積變化不同而使工件表面形成裂紋。因此，如何防止鋼制品的表面脫碳是生產(chǎn)工藝中應(yīng)該注意的一個(gè)問(wèn)題。國(guó)外進(jìn)口盤條的脫碳層為0.02~0.04mm，日本神戶的盤條表面可以做到無(wú)脫碳，而國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品脫碳層平均深度超過(guò)0.05mm。需要采取措施來(lái)改變這種狀況。
解決表面脫碳問(wèn)題，關(guān)鍵在熱處理工序上。由于脫碳與鋼絲的氧化是同時(shí)進(jìn)行的，因此，只要在熱處理過(guò)程中盡量使鋼絲少與空氣接觸就可達(dá)到改善脫碳的目的。例如，美國(guó)彈簧鋼絲公司采用雙鉛槽油淬回火來(lái)處理氣門簧用鋼絲，取得了理想效果。該生產(chǎn)流程是：第一個(gè)熔融鉛槽起鋼絲奧氏體化作用，預(yù)先將鉛液加熱到871℃，鋼絲在鉛液中通過(guò)，實(shí)現(xiàn)奧氏體化，然后進(jìn)入油槽中淬火，再進(jìn)入第二個(gè)熔融鉛槽回火(482℃)。由于鋼絲在熔融鉛中不與空氣接觸，有效避免了脫碳。采用這種工藝需要解決的主要問(wèn)題是如何防止鉛塵污染。
造成表面脫碳的氣氛主要是氧氣、水蒸氣及二氧化碳等氧化性氣體。當(dāng)這些氧化性氣體與受熱鋼絲表面接觸時(shí)，氧化與脫碳同時(shí)發(fā)生；由于鐵中的固溶碳與這些氣體的親合力比較大，所以表面上的碳先脫掉了。上述這些氣體一般是從爐外帶進(jìn)去的；鋼制品表面的氧化鐵皮、鐵銹以及冷拔后鋼絲表面上的殘留物，入爐加熱后也會(huì)分解，反應(yīng)生成一些氧化性氣體。我們可以有目的地控制爐內(nèi)氣氛，使之處于還原性狀態(tài)，就能有效避免表面脫碳。例如，控制爐內(nèi)二氧化碳與一氧化碳的比例，在平衡點(diǎn)時(shí)，既不氧化也不脫碳；在二氧化碳比例超過(guò)平衡點(diǎn)時(shí)，發(fā)生氧化和脫碳；低于平衡點(diǎn)時(shí)則不發(fā)生氧化和脫碳。平衡點(diǎn)的具體數(shù)值要根據(jù)鐵的含碳量和溫度來(lái)計(jì)算。
此外，向爐內(nèi)噴吹中性的保護(hù)性氮?dú)庖彩且环N有效措施。氮?dú)膺M(jìn)入爐內(nèi)可以驅(qū)散某些區(qū)段的氧化性氣氛，同時(shí)可以保持爐內(nèi)正壓，阻止空氣滲入，減輕或避免鋼件脫碳。
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