⒈氧化
氧化是鋼在空氣等氧化性氣氛中加熱時表面產生氧化層，氧化層由Fe2O3、Fe3O4、FeO三種鐵的氧化物組成，外表面有過剩的氧存在，因而形成含氧較高的氧化物Fe2O3，在靠近基體的內部，由于氧少金屬多，因而形成含氧較低的氧化物FeO，氧化層中間部分為Fe3O4，即由外層到內層氧化程度逐漸減輕。
隨氣氛中氧含量增加及加熱溫度升高，氧化程度增加，氧化層厚度增加。氧化層達到一定厚度就形成氧化皮了，由于氧化皮與鋼的膨脹系數不同，使氧化皮產生機械分離，不僅影響表面質量，而且加速了鋼材的氧化。
氧化使金屬表面失去金屬光澤，表面粗糙度增加，精度下降，這對精密零件是不允許的。鋼表面氧化皮往往是造成淬火軟點和淬火開裂的根源。氧化使鋼件強度降低，其他力學性能下降。鋼表面氧化一般同時伴隨表面脫碳。

⒉脫碳
脫碳是指鋼在加熱時表面碳含量降低的現象。脫碳的實質是鋼中碳在高溫下與氧和氫等發生作用生成一氧化碳或甲烷。
這些反應是可逆的，氧、氫、二氧化碳、水使鋼脫碳，一氧化碳和甲烷可以使鋼增碳。一般情況下，鋼的氧化脫碳同時進行，當鋼表面氧化速度小于碳從內層向外層擴散速度時發生脫碳，反之，當氧化速度大于碳從內層向外層擴散的速度時發生氧化，因此氧化作用相對較弱的氧化氣氛中容易產生較深的脫碳層。脫碳層由于被氧化，www.syfukang.com碳含量降低，金相組織中碳化物較少。脫碳層包括全脫碳和半脫碳兩部分，全脫碳層顯微組織特征為全部鐵素體，半脫碳層是指全脫碳層的內邊界至鋼含碳量正常的組織處。
脫碳在鋼表面形成鐵素體晶粒形狀有柱狀和粒狀兩種，鋼在A1～A3或在A1～Acm區域內加熱時強脫碳形成柱狀晶脫碳，鋼在A3以上加熱或A1以上加熱弱脫碳產生粒狀晶脫碳。隨加熱溫度升高、加熱介質氧化性增強，鋼的氧化脫碳增加。脫碳會明顯降低鋼的淬火硬度、耐磨性及疲勞性能，高速鋼脫碳會降低紅硬性。

⒊防止和減輕氧化脫碳的措施
防止或減輕氧化脫碳的措施如表1所示。防止氧化脫碳的有效措施是采用鹽浴爐、保護氣氛爐或真空爐加熱，如采用空氣爐或燃燒爐加熱時，必須采取適當保護措施，如涂保護涂料、包套、裝箱、控制爐氣還原性等。
表1    50鋼在空氣電爐中加熱3h的氧化脫碳情況
加熱溫度/℃ 900 950 1000 1050 1100 1150 1200
氧化皮厚度/mm 0.06 0.07 0.15 0.32 0.33 0.35 0.42
脫碳層硬度/mm － 0.01 0.02 0.03 0.03 0.05 0.05
表5-4     防止或減少氧化脫碳的措施
加熱介質 防止或減少氧化脫碳的措施
空氣 1．工件埋入石英砂+鑄鐵屑裝箱加熱可防氧化,再填加木炭粉可防氧化脫碳
2．工件表面涂防氧化脫碳涂料
3．采用不銹鋼包套密封加熱
4．采用密封罐真空或抽真空后通保護氣氛
5．采取感應加熱、激光加熱等快速加熱可防止或減少氧化
6．已脫碳件可在吸熱氣氛中復碳
火焰爐燃燒產物 1．調節燃燒比，使爐氣帶還原性
2．利用燃燒產物凈化后通入罐內作保護氣
鹽浴 1．嚴格按要求脫氧
2．中性鹽添加木炭數粉、CaC、SiC等含碳活性組分
3．使用長效鹽
保護氣氛 1．采用一定純度的惰性氣體保護可防止氧化，若防止脫碳則應使用深度凈化惰性氣體，使O2＜10×10-6，露點＜-50℃
2．制備氣氛可控碳勢，使碳勢接近或等于鋼的碳含量
真空 1．一定的壓升率，防止“穿堂風”
2．回充氣體或冷卻氣體要達到保護氣體的凈化水平

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