Декарбонізація відноситься до явища, коли вміст вуглецю на поверхні сталевого матеріалу зменшується під час його нагрівання. Суть декарбонізації полягає в тому, що елемент C у сталевому матеріалі реагує з елементом H або O при високій температурі з утворенням CH4 або CO. Процес декарбонізації включає дифузію елемента O всередину сталевого матеріалу та дифузію елемента C до зовнішня частина сталевого матеріалу, тому шар декарбонізації може бути сформований лише тоді, коли швидкість декарбонізації перевищує швидкість окислення. Коли швидкість окислення сталевого матеріалу велика, явище декарбонізації не буде очевидним, і шар декарбонізації буде окислюватися з утворенням оксидної оболонки, але в атмосфері відносно слабкого окислення він може утворювати більш очевидний глибокий шар декарбонізації.
Декарбонізація - це втрата вуглецю на поверхні сталі, яку зазвичай поділяють на два типи
① Часткова декарбонізація
(2) Повна декарбонізація (вміст вуглецю в поверхневому шарі зразка сталі нижчий за максимальну розчинність вуглецю у фериті)
(Примітка: лише феритна тканина існує в повністю декарбонізованому шарі.)
Для переважної більшості сталевих матеріалів явище декарбонізації призведе до погіршення характеристик сталевих матеріалів, тому шар декарбонізації розглядається як дефект сталевих матеріалів, особливо для деяких спеціальних сталей (таких як інструментальна сталь, підшипникова сталь, швидкорізальної сталі тощо), шар декарбонізації серйозно впливає на його продуктивність. Вміст вуглецю в декарбонізованому шарі за хімічним складом нижчий, ніж у нормальній тканині, кількість цементації (Fe3C) у декарбонізованому шарі на металографії менша, ніж у нормальної тканини, а міцність і твердість декарбонізований шар за механічними властивостями нижче, ніж у нормальної тканини.
Визначення декарбонизованого шару
Вибір методу та його точність залежать від ступеня декарбонізації, мікроструктури, вмісту вуглецю та форми компонентів.Як правило, визначається металографічним методом, методом твердості, хімічним або спектроскопічним методом.Конкретні відомості, на які ви можете звернутись: GB/T 224-2008 стандарт визначення глибини шару декарбонізації сталі
Визначення ЗАГАЛЬНОГО ДЕКОГРОНІЗОВАНОГО ШАРУ - У середньовуглецевій та низьколегованій сталі він відрізняється відносною кількістю змін у складі фериту та інших тканин.Відстань від поверхні до точки, де тканину неможливо відрізнити від тканини матриці, вимірюють за допомогою мікрометричного окуляра або безпосередньо на шліфованому екрані мікроскопа.Для кожного зразка в межах поля зору в глибокій рівномірній зоні декарбонізації слід випадково провести кілька вимірювань (принаймні 5 разів), а середнє значення цих вимірювань приймається як загальна глибина шару декарбонізації.Для інструментальної сталі, підшипникової сталі та пружинної сталі глибина декарбонізованого шару вимірюється як загальна глибина декарбонізованого шару.
Визначення ШАРУ ПОВНОЇ ДЕКАРБОНІЗАЦІЇ -- Шар ПОВНОЇ ДЕКАРБОНІЗАЦІЇ відноситься до поверхні зразка після декарбонізації всієї ФЕРІТОВОЇ організації, тому вимірювання слід вимірювати від поверхні до присутності цементу або перліту в цій точці або вимірювання створення повної проникності феритної організації на глибину шару повної декарбонізації.
Вплив знекарбонизованого шару на продуктивність процесу
(1) Після того, як шар декарбонізації утворюється на поверхні сталевого матеріалу, через різницю між поверхнею та внутрішньою структурою сталевого матеріалу та різницю його коефіцієнта лінійного розширення, перетворення та зміна об’єму різних тканин у процес загартування викличе величезну внутрішню напругу, а утворення шару декарбонізації призведе до зниження міцності поверхні сталі. У процесі подальшої обробки на поверхні деталей можуть утворитися тріщини.
(2) Для сталевих матеріалів, які потребують гартуючої термічної обробки, вміст вуглецю зменшується після того, як на поверхні утворюється шар декарбонізації, і загартований мартенсит не може бути перетворений або не може бути повністю перетворений, що призводить до твердості та міцності сталевих матеріалів не може відповідати вимогам, і пошкодження від контактної втоми легко виникнути в процесі використання.
(3) Шар декарбонізації сталевого матеріалу призводить до зниження його втомної міцності, і явище передчасного втомного пошкодження виникне в процесі використання оброблених деталей і компонентів.
(4) шар декарбонізації (чорна частина), утворений на поверхні деталей, не обробляється, що призведе до зниження продуктивності деталей; Якщо глибина шару декарбонізації менше припуску на обробку, він може бути повністю зрізаний при обробці, не впливаючи на продуктивність деталей; Якщо глибина обезуглероженного шару перевищує припуск на обробку, він не може бути повністю зрізаний при механічній обробці (частина обезуглероженного шару зберігається), що погіршує експлуатаційні характеристики деталей. Через неправильний процес кування шар декарбонізації на поверхні деталей з’являється локальне явище накопичення, і в процесі обробки неможливо повністю відрізати шар декарбонізації, збережений шар декарбонізації призведе до нерівномірної роботи деталей , серйозні можуть призвести до утилізації деталей.
Заходи запобігання декарбонізації
(1) У процесі нагрівання деталей спробуйте знизити температуру нагрівання та скоротити час нагрівання при високій температурі, визначити прийнятну швидкість нагрівання та скоротити загальний час нагрівання.
(2) Сконструюйте нагрівальну піч зі спеціальною функцією, суворо контролюйте нагрівальну атмосферу в нагрівальній печі, щоб газ у печі був нейтральним із захисним ефектом.
(3) У процесі термічної обробки, якщо вона зупинена через певні причини, температуру нагрівальної печі слід знизити, щоб дочекатися відновлення обробки та виробництва. Якщо час зупинки надто довгий, матеріали, які потрібно нагріти, необхідно вийняти або охолодити за допомогою нагрівальної печі.
(4) у процесі обробки холодною деформацією слід намагатися контролювати кількість відпалів у середньому процесі та знижувати температуру відпалу, якщо необхідно, можна проводити пом’якшення та відпуск, щоб зменшити утворення шару декарбонізації, відпал і розм'якшення відпустка термічна обробка повинна проводитися в захисному середовищі.
(5) При нагріванні при високій температурі на поверхню сталевого матеріалу можна додати покриття або захист для запобігання окисленню та декарбонізації сталевого матеріалу.
(6) Виберіть правильну операцію під час обробки сталевих матеріалів (наприклад, збільшення припуску на обробку деталей), щоб забезпечити можливість повного зрізання утворюваного шару декарбонізації.
