热处理产品表面脱碳及其预防对策

脱碳是钢在热处理过程中表面碳含量降低的现象。脱碳的实质就是钢中的碳原子在高温下与炉内气氛如氢或氧气发生反应生成甲烷或一氧化碳。

脱碳是在热处理过程中原子间相互扩散的结果，一方面是氧向钢内扩散；另一方面钢中的碳向外扩散。脱碳层只在脱碳速度超过氧化速度时才能形成。当氧化速度很大时，可以不发生明显的脱碳现象，即脱碳层产生后铁即被氧化而成氧化皮。因此，在氧化作用相对较弱的气氛中，可以形成较深的脱碳层。

钢的脱碳层包括全脱碳层和部分脱碳层（过渡层）两部分。部分脱碳层是指在全脱碳层之后到钢含碳量正常的组织处。在脱碳不严重的情况下，有时仅看到部分脱碳层而没有全脱碳层。

关于脱碳层深度可根据脱碳成分、组织及性能的变化，采用多种方法测定。实际热处理生产中以金相法测定钢的脱碳层最为普遍。

防止脱碳的对策主要有以下几方面：

1）工件加热时，尽可能地降低加热温度及在高温下的停留时间；合理地选择加热速度以缩短加热的总时间；

2）控制适当的加热气氛，使呈现中性或采用保护性气体加热；

3）热压力加工过程中，如果因为一些偶然因素使生产中断，应降低炉温以待生产恢复，如停顿时间很长，则应将坯料从炉内取出或随炉降温；

4）进行冷变形时尽可能地减少中间退火的次数及降低中间退火的温度，或者用软化回火代替高温退火。进行中间退火或软化回火时，加热应在保护介质中进行；

5）高温加热时，钢的表面利用覆盖物及涂料保护以防止氧化和脱碳；

6）正确的热处理过程操作及增大工件的加工余量，以使脱碳层在加工时能完全去掉。

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