Koks yra karbonizacijos reiškinys plieninių vamzdžių paviršiuje?

Plieninio vamzdžio paviršiaus dekarbonizacija reiškia reiškinį, kai plieninio vamzdžio aukštoje -temperatūroje terminio apdorojimo proceso metu ant jo paviršiaus esantys anglies elementai cheminėmis reakcijomis vyksta su kaitinimo aplinkos terpe (pvz., deguonimi, vandens garais, anglies dioksidu ir kt.) arba pasklinda į aplinką, todėl labai sumažėja anglies kiekis plieninio vamzdžio paviršiuje.

Norint suprasti dekarbonizaciją, reikia suvokti šiuos pagrindinius dalykus:

• Dekarburizacijos esmė:

Esant aukštai temperatūrai, anglies atomai chemiškai reaguoja su atmosfera krosnyje (pvz., deguonis, vandens garai, anglies dioksidas, vandenilis), kad susidarytų dujos, pvz., anglies monoksidas arba metanas, todėl jie prarandami nuo plieno paviršiaus. Šis procesas yra difuzijos rezultatas. Viena vertus, krosnies dujose esantys atomai, tokie kaip deguonis, difunduoja į plieną; kita vertus, anglies atomai pliene sklinda į išorę.

• Dekarbonizuoto sluoksnio sudėtis:

Plieno dekarbonizuotas sluoksnis paprastai susideda iš visiškai dekarbonizuoto sluoksnio ir iš dalies dekarbonizuoto sluoksnio (taip pat žinomo kaip pereinamasis sluoksnis). Visiškai dekarbonizuotas sluoksnis reiškia atokiausią paviršiaus sluoksnį, kuriame anglies kiekis nukrito iki itin žemo lygio ar net nulio, o metalografinėje struktūroje nėra perlito; dalinis dekarbonizuotas sluoksnis yra visiškai dekarbonizuotame sluoksnyje, jo anglies kiekis yra mažesnis už pradinę medžiagos vertę, bet nėra visiškai pašalintas ir pasiekia įprastą plieno anglies kiekio struktūrą. Tais atvejais, kai dekarbonizacija nėra rimta, kartais galima pastebėti tik dalinį dekarbonizuotą sluoksnį be viso dekarbonizuoto sluoksnio.

• Konkurencinis ryšys tarp dekarbonizacijos ir oksidacijos:

Dekarbonizacija ir oksidacija dažnai vyksta vienu metu, ir tarp jų yra konkurencinis ryšys. Dekarbonizacijos sluoksnis gali susidaryti ir būti stebimas tik tada, kai dekarbonizacijos greitis viršija oksidacijos greitį. Jei oksidacijos greitis yra labai greitas, plieno paviršiuje greitai susidarys geležies oksido sluoksnis ir šis oksido sluoksnis gali veikti kaip „skydas“, neleidžiantis toliau prarasti anglies. Šiuo metu aiškus dekarbonizacijos sluoksnis makroskopiškai gali būti nepastebimas, tačiau medžiaga vis tiek pažeidžiama dėl oksidacijos.

Paviršiaus dekarbonizacija gali turėti didelės neigiamos įtakos plieninių vamzdžių veikimui:

• Mechaninių savybių sumažėjimas:

Sumažėjus anglies kiekiui paviršiuje, tiesiogiai sumažėja plieninio vamzdžio paviršiaus kietumas, stiprumas, atsparumas dilimui ir atsparumas nuovargiui.

• Sukelia gesinimo defektus:

Plieniniams vamzdžiams, kuriuos reikia grūdinti, paviršiaus dekarbonizavimas neleis susidaryti didelio{0}}kietumo martensito struktūrai po grūdinimo, todėl paviršius nebus pakankamai kietas, susidaro minkštos dėmės ir netgi gali atsirasti įtrūkimų dėl netolygaus mikrostruktūros transformacijos.

• Paslaugos našumo pablogėjimas:

Tokiems komponentams kaip guolių plienas, spyruoklinis plienas ir įrankių plienas, kuriems keliami aukšti paviršiaus eksploatacinių savybių reikalavimai, dekarbonizacija žymiai sumažins jų pagrindinius eksploatacinių savybių rodiklius, tokius kaip atsparumas dilimui, atsparumas kontaktiniam nuovargiui ir raudonas kietumas, todėl komponentai gali anksti sugesti.

Plieno dekarbonizacijai įtakos turi šie veiksniai:

• Šildymo temperatūra ir laikas:

Kuo aukštesnė šildymo temperatūra ir kuo ilgesnis laikas, praleistas esant aukštai temperatūrai, tuo stipresnė dekarbonizacijos tendencija. Tačiau kai kurioms plieno rūšims (pvz., 60Si2Mn spyruokliniam plienui) tam tikrame temperatūros diapazone (pvz., 1100–1250 laipsnių) gali būti dekarbonizacijai jautri zona, o esant aukštesnei temperatūrai, dekarbonizacijos sluoksnio gylis iš tikrųjų gali sumažėti.

• Krosnies atmosfera:

Krosnies atmosferos oksidacinės savybės yra labai svarbios. Vandens garai, anglies dioksidas ir deguonis pasižymi stipriomis dekarbonizacijos savybėmis. Nors anglies monoksidas ir metanas, be kitų, turi tam tikrą anglies -sodrinimo poveikį.

• Cheminė plieno sudėtis:

Kuo didesnis anglies kiekis pliene, tuo didesnė polinkis dekarbonizuoti. Pliene esantys lydinio elementai taip pat įvairiu laipsniu veikia dekarbonizaciją. Tokie elementai kaip volframas, aliuminis, silicis ir kobaltas gali skatinti dekarbonizaciją, o tokie elementai kaip chromas ir manganas padeda slopinti dekarbonizaciją.

Faktinėje gamyboje paprastai imamasi šių priemonių, kad būtų išvengta ir sušvelninama dekarbonizacija:

• Optimizuokite šildymo procesą:

Kiek įmanoma sumažinkite kaitinimo temperatūrą ir sutrumpinkite laikymo laiką esant aukštai temperatūrai, ypač vengdami ilgo buvimo plieno tipo dekarbonizavimo{0}}jautriame temperatūros diapazone.

• Šildymo atmosferos valdymas:

Tai pati svarbiausia priemonė. Stenkitės šildyti neutralioje arba apsauginėje atmosferoje (pvz., kontroliuojamoje azoto -atmosferoje arba inertinėse dujose), vengdami tiesioginio plieno ir deoksidacijos bei dekarbonizacijos dujų kontakto. Tam tikrose situacijose pasirenkama proceso strategija taip pat yra greitas kaitinimas stipriai oksiduojančioje atmosferoje, kad oksidacijos greitis būtų daug didesnis nei dekarbonizacijos greitis, ir susidariusio oksido sluoksnio naudojimas siekiant apsaugoti vidinį anglies sluoksnį nuo didelių nuostolių.

• Įgyvendinti fizinės apsaugos priemones:

Pavyzdžiui, užtepkite plieno paviršių apsauginėmis dangomis arba atlikite vakuuminį terminį apdorojimą ir pan.

• Rezervinis apdirbimo pašalpas:

Projektuojant detalę, reikia skirti pakankamai apdirbimo, kad būtų galima visiškai pašalinti dekarbonizuotą sluoksnį vėlesnio mechaninio apdorojimo metu.