材料热处理的加热_钢在CO - C02气氛中的氧化和脱碳


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二氧化碳是燃烧产物中的主要成分,在高温会引起钢的氧化脱碳,但对铜却几乎没有氧化作用,因此是铜及铜合金退火加热时的优良保护气体.

 
 

?一氧化碳是不完全燃烧产物,在高温下对钢表面有还原作用,因而也是渗碳气体的主要成分,可使钢表面增碳。

 
 

Fe + C02 =FeO + CO (2.4-6)

 
  3FeO+ C02 -Fe3O4+CO (2.4-7)  
 

3Fe+4C02=Fe3O4+ 4CO (2.4-8)

 
  在570℃以上,反应按式(2.4-6)、式(2.4-7)进行,在此温度以下主要是按式(2.4-8)进行。这些反应是可逆的,其反应的方向取决于混合气体中C02 /CO的比例,因而是可以控制的。  
 

图2.4-35为铁在C02-CO混合气体中于各种温度下的氧化还原平衡曲线。钢在CO-C02混合气体中的脱碳、增碳反应如下:

 
 

C(γ一Fe) + CO2 =2CO (2.4-9)

 
 

Fe3C + CO2 = 3Fe+ 2CO (2.4-10)

 
 
图2.4-35
图2.4-36
 
  该反应进行的方向,即产生脱碳或是增碳的效果亦取决于C02/CO的比例。C02-CO气氛对钢的脱碳、增碳平衡曲线示于图2 .4-36。  
 

?图2.4-37~图2.4-39所示为低碳钢在C02+CO、C02+、H2、C02+N2、的混合气体中加热3h的氧化损失量。

 
 
图-2.4-37
图-2.4-38
 
 
图-2.4-39
图-2.4-40
 
 

图2.4-40所示为舍w(c)0.85%钢在各种温度下于C02中加热1h的氧化脱碳层深度。钢中的铬与二氧化碳会发生如下的氧化反应:

 
  2Cr+3CO2 -Cr203 +3CO (2.4-11)  
 
图2.4-41

此反应平衡曲线示于图2.4-41中。由曲线可以看出,使铬在700℃不发生氧化的条件是:CO/C02> 105。而CO/C02在700℃的平衡值为2.3(图2.4-41中的曲线C),亦即CO/C02<l05。这样的气体净化程度在实际上是达不到的,所以铬、铬合金以及含铬钢在CO/C02气氛中不可能实现无氧化加热。

 
     
     
     
   
     
 
 
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