脫碳對(duì)機(jī)械工件的性能和使用壽命等有很大影響，因此我們必須對(duì)脫碳問題引以重視，加強(qiáng)對(duì)熱處理工件的檢驗(yàn)和控制。
一 脫碳
脫碳是指鋼在加熱時(shí)表面碳含量降低的現(xiàn)象。脫碳的實(shí)質(zhì)就是鋼中碳在高溫下與氧和氫等發(fā)生作用生成一氧化碳和甲烷，其化學(xué)反應(yīng)如下：
2Fe3C+O2 →6Fe+2CO
Fe3C+2H2→ 3Fe+CH4
Fe3C+H2O →3Fe+CO+H2
Fe3C+CO2 →3Fe+2CO
這些反應(yīng)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(shí)進(jìn)行，當(dāng)鋼表面氧化速度小于碳從內(nèi)層向外層擴(kuò)散速度時(shí)發(fā)生脫碳，反之，當(dāng)氧化速度大于碳從內(nèi)層向外層擴(kuò)散的速度時(shí)發(fā)生氧化。因此氧化作用相對(duì)較弱的氧化氣氛中容易產(chǎn)生較深的脫碳層。
脫碳層由于被氧化，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(nèi)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A～A3,或者A～Ac m區(qū)域內(nèi)加熱時(shí)強(qiáng)脫碳形成柱狀晶脫碳，鋼在A以上加熱或者A以上加熱弱脫碳產(chǎn)生粒狀晶脫碳。
隨加熱溫度升高、加熱介質(zhì)氧化性增強(qiáng)，剛的氧化脫碳增加。
二 脫碳層深度的測(cè)定方法和檢驗(yàn)
?。?） 脫碳層的測(cè)定方法主要參見用于測(cè)定鋼材（坯）及其零件的脫碳層測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)《GB 224-87（鋼的脫碳層深度測(cè)定法）》。
（2） 脫碳層深度的檢驗(yàn)
脫碳層的深度一般不超過毛坯或工件單面加工余量的1/3或2/3。其脫碳層深度的結(jié)果可以用毫米表示，也可以用單邊脫碳層深度占鋼材直徑（或厚度）的相對(duì)百分?jǐn)?shù)來表示。
三 脫碳的防止和減輕措施
防止或減輕氧化脫碳的措施如表1所示。
表1 不同介質(zhì)防止或減輕氧化脫碳的措施
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加熱介質(zhì) |
防止和減少氧化脫碳的措施 |
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空氣 |
1、工件埋入石英沙+鑄鐵屑裝箱加熱可防止氧化，在填加木炭可防止氧化脫碳。 |
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2、工件表面涂防氧化脫碳涂料。 |
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3、采用不銹鋼包裝密封加熱。 |
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4、采用密封罐抽真空或抽真空后通保護(hù)氣氛 |
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5采取感應(yīng)加熱、激光加熱等快速加熱可防止或減少氧化 |
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火焰爐燃燒產(chǎn)物 |
1、調(diào)節(jié)燃燒比，使?fàn)t氣帶還原性。 |
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2、利用燃燒產(chǎn)物凈化后通入罐內(nèi)作保護(hù)氣 |
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保護(hù)氣氛 |
1、采用一定純度的惰性氣體保護(hù)可防止氧化，若防脫碳則應(yīng)使用深度凈化惰性氣體，使O2<10×10-6,露點(diǎn)<-50℃。 |
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2、制備氣氛可控制碳勢(shì)，使碳勢(shì)接近或等于鋼的碳含量。 |
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鹽浴 |
1、嚴(yán)格按要求脫氧。 |
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2、中性鹽添加木炭粉、CaC、SiC等含碳活性組分。 |
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3、使用長效鹽。 |
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真空 |
1、一定的壓升率，防止“穿堂風(fēng)”。 |
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2、回充氣體或冷卻氣體要達(dá)到保護(hù)氣體的凈化水平。 |
四 脫碳的補(bǔ)救措施
已脫碳的工件可在吸熱的氣氛（一氧化碳、甲烷等）中復(fù)碳。
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