大型鍛件在加熱中是如何氧化和保護(hù)的？

     鋼材在熱處理加熱過程中，鋼的氧化是一種兩面擴(kuò)散過程，氧由氧化鐵皮外表面向鋼的表面擴(kuò)散，鋼中的鐵由鋼的表面向氧化鐵皮表層擴(kuò)散。氧化鐵皮的每一層由一定的氧化階段所生成。對氧化膜的分析表明，與基體金屬相連的一層氧化物，遵循晶體點陣定向適應(yīng)的規(guī)律。1-1995錘上鋼質(zhì)自由鍛件機(jī)械加工余量與公差一般要求》、GB/T12362-1990《鋼質(zhì)模鍛件公差及機(jī)械加工余量》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定確定。氧化鐵皮堅硬而脆，在高溫下生成時產(chǎn)生壓應(yīng)力，容易發(fā)生裂紋而剝落。

      氧化膜的形成速度主要與介質(zhì)成分,加熱溫度及保溫時間、鋼材的化學(xué) 成分等因素有關(guān)。

      (1)鋼的成分。當(dāng)碳含量小于0.4%時，氧化速度隨碳含童增長而升高I當(dāng)碳含量大于0.4%時，氧化速度隨碳含量增加而減小，顯然是由于氧化介質(zhì)與鋼中的碳相互作用形成氣體有關(guān)。在大型熱處理爐中加熱如何防止氧化是一個需要研究的課題,在金屬表面敷以涂料具有簡便易行,不受工件尺寸限制等優(yōu)點，因此，在國內(nèi)外都在注意發(fā)展，在我國已有商品化供應(yīng)，但由于成本較高，使用受到限制。合金元素對氧化速度有很大影響,加入鉻、鋁、硅等元素可以形成致 密結(jié)構(gòu)的尖晶石型氧化物，這種氧化物結(jié)構(gòu)對離子擴(kuò)散有強(qiáng)烈的阻止作用，同時鐵中添加合金元素將使維氏體出現(xiàn)的溫度升高，以致氧化的能力大大提高。 

      (2)加熱溫度與時間金屬加熱時氧化速度與加熱溫度呈指數(shù)曲線上升，這是因為氧的擴(kuò)散系數(shù)與溫度也是呈指數(shù)關(guān)系。氧化速度與保溫時間呈拋物線關(guān)系。

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預(yù)應(yīng)力套筒鍛件結(jié)構(gòu)是在制造過程中先給圓筒產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力，利用和工作應(yīng)力方向相反的預(yù)應(yīng)力來部分抵消工作應(yīng)力。具體的結(jié)構(gòu)型式有多層縮套、繞絲、繞帶、套箍以及自增強(qiáng)筒體等，其中多層熱套式是早采用的結(jié)構(gòu)，自增強(qiáng)筒體接管用于制作高壓聚乙烯管式反應(yīng)器，可以承受320MPa壓力。自由鍛造是在水壓機(jī)上自由鍛造，用通用砧子和工具,將錠坯鍛造成形的一種壓力加工方法。但是，預(yù)應(yīng)力筒體都有一個共同的缺點，即當(dāng)筒壁溫度超過500℃或使用周期較長后會產(chǎn)生應(yīng)力松弛，使預(yù)應(yīng)力大大降低或喪失，生產(chǎn)上存在較大安全隱患。

通常鍛造加熱時，鋼料所獲得的總熱量中，輻射傳熱約占90%以上。因此主要是靠強(qiáng)化輻射傳熱來實現(xiàn)鋼料的快速加熱，即輻射快速如熱。由于輻射傳熱是和爐溫與料溫的四次方之差有關(guān)，所以實現(xiàn)強(qiáng)化輻射傳熱的有效措施是擴(kuò)大溫度頭，具體辦法是提高爐溫和高溫裝爐。一般把爐溫升高到1400~1500℃，甚至達(dá)到1600℃，形成很大的溫度頭，從而提高加熱速度。另一方面也可利用工廠制氧后的氮?dú)馔ㄈ霠t中進(jìn)行保護(hù)，但這種氮?dú)獗匦柽M(jìn)行處理，徹底排除殘余氧和水分，否則是不能使用的。目前對于小型坯料的加熱，均采用高溫裝爐快速加熱。至于較大鋼錠及一些離合金鋼，也在不斷地探索實現(xiàn)快速加熱的途徑。