]金属的加热详解.ppt

氧气与C或Fe3C发生反应生成CO2，称为脱碳反应： 工件在加热过程中表层的碳与介质中的脱碳气体(H2、CO2、H2O)相互作用而烧损的现象 （C）+CO2→2CO （C）+H2O→CO+ H2 （Ｃ）+2H2→CH4 2.钢铁表面在炉气中的氧化还原反应 含有氢及水蒸气的气氛中加热时，570oC以上它们 与钢铁表面发生下列反应： 炉气全部由CO与CO2组成时，570oC以上钢铁表面的 氧化还原反应： 3.钢铁中的其它金属与氧的反应 当钢铁材料中含有Cr、Al、Si等合金元素时，它们 可以与氧发生如下反应： 提高钢在高温下抗氧化性的基本方法是合金化。 为了提高钢的抗氧化性，加入的合金元素应 能在钢的表面形成一层稳定致密的合金氧化膜。 为此合金元素的离子半径应比基体金属的离子半 径小（合金元素离子半径小，生产氧化物的点阵 常数小，将使扩散困难），并比基体金属易于氧 化。只有这样才能优先形成合金氧化物。 2.5.2钢在渗碳气氛中的渗碳反应 1)定义: 向钢的表面渗入碳原子的过程。 2)目的: 获得具有表硬里韧性能的零件。 3)用钢: 低碳钢和低碳合金钢。 属于渗碳性的气氛有：CO、CH4等，在该气氛中，可以对工件表面进行渗碳处理。 1.在CO气氛中的增碳反应 2.在CH4气氛中的增碳反应 2.5.3钢在氨气氛围中的氮化反应 1)定义:向钢的表面渗入氮原子的过程。 2)目的:获得具有表硬里韧及抗蚀性能 的零件。 3)用钢: 中碳合金钢。 氨加热分解出活性氮： 钢表层形成氮化物 渗碳与渗氮的工艺特点 处理后是否需要热处理 处理时间 ( h ) 处理温度 ( ℃ ) 名称 需要 3～9 900～950 渗碳 不需要 20～50 500～600 渗氮 2.5.5氧化脱碳的控制 影响钢脱碳的因素 　　1.钢料的化学成分对脱碳的影响 　　钢中含碳量愈高脱碳倾向愈大W、Al、Si、Co等元素都使钢脱碳倾向增加；而 Cr、Mn等元素能阻止钢脱碳。 　　2.加热温度的影响 　　随着加热温度的提高，脱碳层的深度不断增加。一般低于1000℃时，钢表面的氧化皮阻碍碳的扩散，脱碳比氧化慢，但随着温度升高，一方面氧化皮形成速度增加；另一方面氧化皮下碳的扩散速度也加快，此时氧化皮失去保护能力，达到某一温度后脱碳反而比氧化快。 　　 　　3.保温时间和加热次数的影响 　　加热时间越长，加热火次愈多，脱碳层愈深，但脱碳层并不与时间成正比增加。 　　4.炉内气氛对脱碳的影响 　　氧化性气氛引起钢的氧化与脱碳，其中脱碳能力最强的介质是H2O（汽），其次是CO2与O2，最后是H2；而有些气氛则使钢增碳，如 CO和 CH4。炉内空气过剩系数α大小对脱碳也有重要的影响。在中性介质中加热时，可使脱碳最少。 钢铁等金属材料在加热时的氧化脱碳，使金属烧损性能降低。氧气是产生氧化脱碳的罪魁祸首。 要在热处理时不发生氧化脱碳，可采取三种措施： 1.降低氧在炉气中的分压 2.工件表面涂敷防氧化涂层 3.快速加热 2.4相变和组织应力 （1）过饱和固溶体的脱溶与第二相溶解 固溶处理 析出：指某些合金的过饱和固溶体在室温下放置或将它加热到一定温度，溶质原子会在固溶体点阵中的一定区域内聚集或组成第二相的现象。析出又称为沉淀 时效：在析出过程中，合金的机械性能、物理性能、化学性能等随之发生变化，这种现象称为时效。 时效硬化：一般情况下，在析出过程中，合金的硬度或强度会逐渐升高，这种现象称为时效硬化或时效强化，也可称为沉淀硬化或沉淀强化。 （2）成分均匀化： 铸件在冷却过程中往往因冷却速度快而产生成分偏析，重新加热到液相线以下经过长时间保温可以使成分均匀，这种热处理工艺称为扩散退火。 （3）多形性转变 纯金属在温度和压力改变时，由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程叫做同素异构转变。固溶体的同素异构转变被称为多形性转变。纯铁加热到912℃发生?-Fe→?-Fe转变，其他Fe-C合金加热到A1温度以上会发生P→A的转变。 （4）回复、再结晶和应力变化 经过回复和再结晶以后，位错密度大大减少，内应力减小，强度降低，塑性韧性提高。钢淬火后进行高温回火，也会发生回复和再结晶。 在材料凝固、锻造、冷加工等过程中产生的应力，都可以用加热的方法予以全部或部分消除。 （5）组织应力 由于不同组织的密度不同，当发生相变时密度也发生变化。因为在加热或冷却过程中温度场的存在，使各点组织也不相同，这就产生了应力，这种应力称为组织应力。 * Chapter 5: Diffusional Transformations in So