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利用中频加热炉进行少无氧化加热的工艺解析

文章来源:郑州高氏 发布时间:2015/11/02 浏览量:1746次 分享到:

    通常称烧损量在0.5%以下的锻造加热为少氧化加热,烧损量在0.1%以下的加热称为无氧化加热。少无氧化加热除可减少金属氧化、脱碳外,还可显著提高锻件表面质量和尺寸精度,减少模具磨损等。


    钢坯在利用中频加热炉加热的过程中,钢中的金属元素和炉内的氧化性气氛发生反应并生成氧化铁皮,氧化过程和脱碳过程是同时进行的,它们都和加热条件(温度、炉内时间,炉内气氛以及坯料的化学成分)有关。一般说来,温度小于750℃时氧化和脱碳都不明显。温度越高、炉内时间越长,氧化层和脱碳层都增加。


    影响金属氧化的主要因素是:


    (1)炉气性质(氧化性炉气,中性炉气和还原性炉气);

    (2)加热温度,温度是影响金属氧化速度的主要因素。温度越高,金属和气体的原子扩散速度越大,氧化越剧烈,生成的氧化皮越厚,在200℃~500℃时,钢材表面仅能生成很薄的一层氧化膜。当温度升至600℃~700℃时有显著氧化,生成氧化铁皮。从850℃~900℃钢的氧化速度急剧升高。


    (3)钢材在氧化介质中加热时间越长,氧的扩散量越大,形成的氧化皮越厚。


    在同样的加热条件下,低碳钢烧损量大,高碳钢烧损量小,这是由于在高碳钢中反应生成了较多CO而降低了氧化铁的生成量。各种碳钢的氧化速度都相差不多。耐热的铬钢、镍铬钢、铬硅钢等钢坯加热时形成一层致密的氧化膜,阻碍了钢坯的进一步氧化。金属的氧化烧损是非常有害的,氧化皮的存在影响成品的表面质量和尺寸精度。


    实现少无氧化加热的方法很多,常用的方法有:快速加热、介质保护加热和少无氧化火焰加热等。感应加热坯料在感应电流下的自身发热,而火焰炉依靠高炉温下的传热必然氧化脱碳严重,所以在感应加热下是少氧加热,同时技术上尽可能快的加热速度加热金属坯料,留存的残余应力和组织应力叠加的结果,不足以引起坏料产生裂纹。小规格的碳素钢锭和一般简单形状的模锻用毛坯,均可采用这种方法。由于上述方法加热速度很快,加热时间很短,坯料表面形成的氧化层很薄,因此可以实现少氧化的目的;感应加热不只是大大缩短了加热时间,在减少氧化的同时,还可以明显降低脱碳程度,这点不同于少无氧化火焰加热。


    感应加热时,钢材的烧损量约为0.5%,为了达到无氧化加热的要求,可在中频加热炉内通入保护气体。保护气体有惰性气体,如氮、氩、氦等,还有还原性气体,如CO和H2混合气,它是用保护气体发生装置专门制备的。这些气体保护介质通入中频加热炉内,使炉内呈正压,防止外界空气进人炉内,坯料便能实现少无氧化加热。也有在感应炉的出口端加火封的办法,阻止空气的流动,减少氧化的烧损量。世界上一流的发动机连杆锻件就是采用火封办法感应加热制坯。

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