鍛造加熱過程中氧化的產(chǎn)生、危害、減少和處理
鍛造材料在加熱過程中,可能會產(chǎn)生的缺陷有氧化、脫碳、過熱、過燒、開裂等。其中,氧化是很難避免的。
氧化皮,產(chǎn)生
燃燒過程中,氧化性氣體(如O2、CO2、H2O、SO2等)與鐵元素結(jié)合,從內(nèi)到外形成Fe2O3,F(xiàn)e3O4,F(xiàn)eO等組成的氧化層,即氧化皮。氧化皮的多少,取決于鋼種、爐型和加熱氣氛等。
氧化皮,危害
? 材料的損耗和浪費;
? 影響鍛件的表面質(zhì)量;
? 加劇工具/模具的磨損,降低工具/模具的壽命;
? 腐蝕加熱爐爐底,降低加熱爐壽命。
氧化皮,產(chǎn)生原因
? 爐內(nèi)氣體。火焰加熱爐中一般有三種類型的氣體,即氧化性氣體(如O2、CO2、H2O、SO2等)、還原性氣體(CO、H2等)和
中性氣體(N2)。當爐內(nèi)氣體過多時,火焰燃燒充分,爐氣性質(zhì)顯現(xiàn)為氧化性,容易形成較厚的氧化皮;當爐內(nèi)供氣不足時,火焰燃燒不充分,爐氣性質(zhì)顯現(xiàn)為還原性,形成的氧化皮很薄,但不容易去除;
? 加熱溫度。鋼坯溫度越高,氧化越劇烈,氧化皮越厚。溫度低于600度時,氧化速度較慢,溫度大于900度后,開始劇烈氧化;
? 加熱時間。鋼坯加熱時間越長,氧化越劇烈,氧化皮越厚;
? 材質(zhì)。鋼料中,含碳量越高,形成的氧化皮越少,這是因為鋼氧化過程中形成了還原性氣體CO,削弱了氧化性氣體的作用;鋼中的合金元素(如Cr、Ni、Al、Mo等)在加熱過程中,可以形成致密的氧化薄膜,阻止氧化的進一步進行,減少氧化。
氧化皮,防止和降低
? 原材料加熱前,確保其未脫碳氧化;
? 保證坯料質(zhì)量前提下,盡量縮短加熱時間,特別是高溫階段的加熱時間量;
? 保證完全燃燒的前提下,盡量減少爐內(nèi)氣體或水分;
? 防止爐外空氣進入爐內(nèi)。如爐子密封要嚴,保證爐內(nèi)相對不大的正壓力等;
? 坯料采用少裝、勤裝和適時出爐的方式;
? 使用抗氧化介質(zhì)/涂層;
? 采用電加熱、少氧化/無氧化加熱,尤其是精密模鍛、高合金和有色金屬的鍛造。
氧化皮,鍛前清除
? 冷水浸泡。毛坯出爐后可以先在冷水中浸2-3秒,使氧化皮遇冷收縮,破裂或變脆,脫落;
? 高壓水清理。氧化皮遇冷收縮,破裂或變脆,被高壓水沖走,適用于截面尺寸較大(50~150mm)的熱毛坯;
? 用鋼絲刷、刮板、刮輪等工具清除;
? 氧化皮去皮機/刮皮器;
? 在錘上或壓力機上進行模鍛時,可增加制坯工序,先將毛坯墩粗一次,用壓縮空氣吹除毛坯的一部分氧化皮。