Khử cacbon là hiện tượng hàm lượng cacbon trên bề mặt vật liệu thép giảm khi nó được nung nóng. Bản chất của quá trình khử cacbon là nguyên tố C trong vật liệu thép phản ứng với nguyên tố H hoặc nguyên tố O ở nhiệt độ cao để tạo thành CH4 hoặc CO. Quá trình khử cacbon bao gồm sự khuếch tán của nguyên tố O vào bên trong vật liệu thép và sự khuếch tán của nguyên tố C tới bên ngoài vật liệu thép, vì vậy lớp khử cacbon chỉ có thể được hình thành khi tốc độ khử cacbon lớn hơn tốc độ oxi hóa. Khi tốc độ ôxy hóa của vật liệu thép lớn, hiện tượng khử cacbon sẽ không rõ ràng, và lớp khử cacbon sẽ bị ôxy hóa tạo thành lớp ôxít, nhưng trong môi trường ôxy hóa tương đối yếu có thể hình thành lớp khử cacbon sâu rõ ràng hơn.
Khử cacbon là sự mất cacbon trên bề mặt thép, thường được chia thành hai loại
① Khử cacbon một phần
(2) Khử cacbon hoàn toàn (hàm lượng cacbon trong lớp bề mặt của mẫu thép thấp hơn độ hòa tan tối đa của cacbon trong ferit)
(Lưu ý: Chỉ có mô ferit tồn tại ở lớp khử cacbon hoàn toàn.)
Đối với đại đa số vật liệu thép, hiện tượng khử cacbon sẽ dẫn đến sự suy giảm tính năng của vật liệu thép, vì vậy lớp khử cacbon được coi là khuyết tật của vật liệu thép, đặc biệt đối với một số loại thép đặc biệt (như thép công cụ, thép chịu lực, thép tốc độ cao, v.v.), lớp khử cacbon ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất của nó. Hàm lượng cacbon của lớp khử cacbon trên thành phần hóa học thấp hơn so với mô bình thường, lượng xi măng (Fe3C) trong lớp khử cacbon trên kim loại học ít hơn so với mô bình thường, và độ bền và độ cứng của lớp khử cacbon trên các tính chất cơ học thấp hơn so với lớp mô bình thường.
Xác định lớp khử cacbon
Việc lựa chọn phương pháp và độ chính xác của nó phụ thuộc vào mức độ khử cacbon, cấu trúc vi mô, hàm lượng cacbon và hình dạng của các thành phần.Nó thường được xác định bằng phương pháp kim loại học, phương pháp độ cứng, phương pháp hóa học hoặc quang phổ.Chi tiết cụ thể bạn có thể tham khảo: GB / T 224-2008 tiêu chuẩn xác định độ sâu lớp khử cacbon
Xác định TỔNG LỚP khử phân cực - Ở thép cacbon trung bình và thép hợp kim thấp, nó được phân biệt bằng số lượng thay đổi tương đối trong thành phần của ferit và các mô khác.Khoảng cách từ bề mặt đến điểm mà mô không thể phân biệt được với mô nền được đo bằng thị kính micromet hoặc trực tiếp trên màn kính mặt đất của kính hiển vi.Đối với mỗi mẫu, trong trường nhìn ở vùng khử cacbon đồng đều sâu, một số phép đo phải được thực hiện ngẫu nhiên (ít nhất 5 lần) và giá trị trung bình của các phép đo này được lấy làm tổng chiều sâu lớp khử cacbon.Đối với thép công cụ, thép chịu lực và thép lò xo, độ sâu của lớp khử cacbon được đo bằng tổng độ sâu của lớp khử cacbon.
Xác định LỚP KHAI THÁC ĐẦY ĐỦ -- Lớp KHAI THÁC ĐẦY ĐỦ đề cập đến bề mặt mẫu sau khi khử cacbon của toàn bộ tổ chức FERRItic, do đó, phép đo phải được đo từ bề mặt đến sự hiện diện của cemENTIte hoặc PEARlite tại điểm đó, hoặc phép đo sự tạo ra tính thấm đầy đủ của tổ chức ferRItic đối với độ sâu của lớp khử cacbon đầy đủ.
Ảnh hưởng của lớp khử cacbon đến hiệu suất quá trình
(1) Sau khi lớp khử cacbon được hình thành trên bề mặt của vật liệu thép, do sự khác biệt giữa bề mặt và cấu trúc bên trong của vật liệu thép và sự khác biệt của hệ số giãn nở tuyến tính của nó, sự biến đổi và thay đổi thể tích của các mô khác nhau trong quá trình dập tắt sẽ tạo ra ứng suất bên trong rất lớn, và sự hình thành của lớp khử cacbon sẽ dẫn đến giảm độ bền của bề mặt thép. Trong quá trình gia công thêm, bề mặt của các bộ phận có thể bị nứt.
(2) Đối với các vật liệu thép yêu cầu xử lý nhiệt làm nguội, hàm lượng cacbon giảm sau khi lớp khử cacbon được hình thành trên bề mặt, và mactenxit đã được làm nguội không thể chuyển hóa hoặc không thể chuyển hóa hoàn toàn, dẫn đến độ cứng và độ bền của vật liệu thép không đáp ứng được yêu cầu và dễ xảy ra hư hỏng mỏi do tiếp xúc trong quá trình sử dụng.
(3) Lớp khử cacbon của vật liệu thép dẫn đến giảm độ bền mỏi của nó, và hiện tượng hư hỏng do mỏi sớm sẽ xảy ra trong quá trình sử dụng các bộ phận và cấu kiện đã qua xử lý.
(4) lớp khử cacbon (phần đen) hình thành trên bề mặt của các bộ phận không được xử lý, sẽ dẫn đến hiệu suất của các bộ phận bị giảm; Nếu độ sâu của lớp khử cacbon nhỏ hơn mức cho phép gia công, nó có thể được cắt bỏ hoàn toàn khi gia công mà không ảnh hưởng đến hiệu suất của các bộ phận; Nếu độ sâu của lớp khử cacbon lớn hơn mức cho phép xử lý, nó không thể được cắt bỏ hoàn toàn trong quá trình gia công cơ học (một phần của lớp khử cacbon được giữ lại), điều này làm giảm hiệu suất của các bộ phận. Do quá trình rèn không đúng cách, lớp khử cacbon trên bề mặt chi tiết xuất hiện hiện tượng tích tụ cục bộ, trong quá trình gia công không thể cắt hết lớp khử cacbon, lớp khử cacbon bị giữ lại sẽ dẫn đến hiệu suất của các bộ phận không đồng đều. , nghiêm trọng có thể dẫn đến phế liệu của các bộ phận.
Các biện pháp ngăn chặn quá trình khử cacbon
(1) Trong quá trình gia nhiệt các bộ phận, cố gắng giảm nhiệt độ gia nhiệt và giảm thời gian gia nhiệt ở nhiệt độ cao, xác định tốc độ gia nhiệt hợp lý, rút ngắn tổng thời gian gia nhiệt.
(2) Thiết kế lò gia nhiệt với chức năng đặc biệt, kiểm soát chặt chẽ môi trường gia nhiệt trong lò gia nhiệt, để khí trong lò là trung tính, có tác dụng bảo vệ.
(3) Trong quá trình gia công nhiệt, nếu vì lý do đặc biệt nào đó phải dừng lại thì cần hạ nhiệt độ lò gia nhiệt để chờ chế biến, sản xuất trở lại. Nếu thời gian dừng quá lâu, vật liệu cần gia nhiệt phải được đưa ra ngoài hoặc làm nguội bằng lò gia nhiệt.
(4) trong quá trình xử lý biến dạng nguội, nên cố gắng kiểm soát số lần ủ trong quá trình giữa và giảm nhiệt độ ủ, nếu cần, có thể xử lý làm mềm và ủ, để giảm sự hình thành của lớp khử cacbon, các hoạt động xử lý nhiệt ủ và ủ mềm phải được thực hiện trong môi trường bảo vệ.
(5) Khi nung ở nhiệt độ cao, bề mặt của vật liệu thép có thể được phủ thêm lớp phủ hoặc lớp bảo vệ để ngăn chặn quá trình oxy hóa và khử cacbon của vật liệu thép.
(6) Chọn thao tác chính xác khi gia công vật liệu thép (chẳng hạn như tăng dung sai gia công của các bộ phận) để đảm bảo rằng lớp khử cacbon sinh ra có thể được cắt bỏ hoàn toàn.
