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方管的使用壽命主要取決于它的疲勞強(qiáng)度與耐磨性,如果方管繩表面脫碳超標(biāo),就會(huì)減少表層中作為強(qiáng)化相和耐磨相的碳化物,因而將直接影響這兩項(xiàng)使用性能。此外,方管表面脫碳層如不清除干凈,將使方管表面層硬度和耐磨性降低,并且在淬火時(shí),由于里外層體積變化不同而使工件表面形成裂紋。因此,如何防止方管的表面脫碳是生產(chǎn)工藝中應(yīng)該注意的一個(gè)問(wèn)題。國(guó)外進(jìn)口盤(pán)條的脫碳層為0.02~0.04mm,日本神戶的盤(pán)條表面可以做到無(wú)脫碳,而國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品脫碳層平均深度超過(guò)0.05mm。需要采取措施來(lái)改變這種狀況。
造成表面脫碳的氣氛主要是氧氣、水蒸氣及二氧化碳等氧化性氣體。當(dāng)這些氧化性氣體與受熱方管表面接觸時(shí),氧化與脫碳同時(shí)發(fā)生;由于鐵中的固溶碳與這些氣體的親合力比較大,所以表面上的碳先脫掉了。上述這些氣體一般是從爐外帶進(jìn)去的;方管表面的氧化鐵皮、鐵銹以及冷拔后方管表面上的殘留物,入爐加熱后也會(huì)分解,反應(yīng)生成一些氧化性氣體。我們可以有目的地控制爐內(nèi)氣氛,使之處于還原性狀態(tài),就能有效避免表面脫碳。例如,控制爐內(nèi)二氧化碳與一氧化碳的比例,在平衡點(diǎn)時(shí),既不氧化也不脫碳;在二氧化碳比例超過(guò)平衡點(diǎn)時(shí),發(fā)生氧化和脫碳;低于平衡點(diǎn)時(shí)則不發(fā)生氧化和脫碳。平衡點(diǎn)的具體數(shù)值要根據(jù)鐵的含碳量和溫度來(lái)計(jì)算。
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此外,向爐內(nèi)噴吹中性的保護(hù)性氮?dú)庖彩且环N有效措施。氮?dú)膺M(jìn)入爐內(nèi)可以驅(qū)散某些區(qū)段的氧化性氣氛,同時(shí)可以保持爐內(nèi)正壓,阻止空氣滲入,減輕或避免鋼件脫碳。
解決表面脫碳問(wèn)題,關(guān)鍵在熱處理工序上。由于脫碳與方管的氧化是同時(shí)進(jìn)行的,因此,只要在熱處理過(guò)程中盡量使方管少與空氣接觸就可達(dá)到改善脫碳的目的。例如,美國(guó)彈簧方管公司采用雙鉛槽油淬回火來(lái)處理氣門(mén)簧用方管,取得了理想效果。該生產(chǎn)流程是:第一個(gè)熔融鉛槽起方管奧氏體化作用,預(yù)先將鉛液加熱到871℃,方管在鉛液中通過(guò),實(shí)現(xiàn)奧氏體化,然后進(jìn)入油槽中淬火,再進(jìn)入第二個(gè)熔融鉛槽回火(482℃)。由于方管在熔融鉛中不與空氣接觸,有效避免了脫碳。采用這種工藝需要解決的主要問(wèn)題是如何防止鉛塵污染。
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