Kaj je pojav karbonizacije na površini jeklenih cevi?

Razogljičenje površine jeklene cevi se nanaša na pojav, pri katerem med postopkom visoko{0}}temperaturne toplotne obdelave jeklene cevi ogljikovi elementi na njeni površini podvržejo kemičnim reakcijam z medijem v ogrevalnem okolju (kot so kisik, vodna para, ogljikov dioksid itd.) ali difundirajo v okolico, kar povzroči znatno zmanjšanje vsebnosti ogljika na površini jeklene cevi.

Razumevanje dekarbonizacije vključuje razumevanje naslednjih ključnih točk:

• Bistvo razogljičenja:

Pri visokih temperaturah atomi ogljika kemično reagirajo z atmosfero v peči (kot so kisik, vodna para, ogljikov dioksid, vodik), da proizvedejo pline, kot sta ogljikov monoksid ali metan, in se tako izgubijo s površine jekla. Ta proces je posledica difuzije. Po eni strani atomi, kot je kisik v plinu iz peči, difundirajo v jeklo; po drugi strani pa ogljikovi atomi v jeklu difundirajo navzven.

• Sestava razogljičene plasti:

Razogljičena plast jekla je običajno sestavljena iz polne razogljičene plasti in delne razogljičene plasti (znane tudi kot prehodna plast). Popolnoma razogljičena plast se nanaša na najbolj zunanjo površinsko plast, kjer je vsebnost ogljika padla na izjemno nizko raven ali celo nič, v metalografski strukturi pa ni perlita; delno razogljičena plast se nahaja znotraj popolne razogljičene plasti, pri čemer je vsebnost ogljika nižja od prvotne vrednosti materiala, vendar ni popolnoma odstranjena, tako da doseže normalno strukturo vsebnosti ogljika v jeklu. V primerih, kjer razogljičenje ni močno, je včasih mogoče opaziti le delno razogljičeno plast brez celotne razogljičene plasti.

• Konkurenčno razmerje med razogljičenjem in oksidacijo:

Razogljičenje in oksidacija pogosto potekata sočasno, med njima pa obstaja konkurenčno razmerje. Plast za razogljičenje se lahko oblikuje in opazi le, ko stopnja razogljičenja preseže stopnjo oksidacije. Če je stopnja oksidacije zelo visoka, se bo na površini jekla hitro oblikovala plast železovega oksida, ta plast oksida pa lahko deluje kot "ščit", ki preprečuje nadaljnje izgube ogljika. V tem času makroskopsko morda ni mogoče opaziti čiste razogljičene plasti, vendar je material še vedno poškodovan zaradi oksidacije.

Površinsko razogljičenje lahko pomembno negativno vpliva na delovanje jeklenih cevi:

• Zmanjšanje mehanskih lastnosti:

Zmanjšanje vsebnosti ogljika na površini neposredno povzroči znatno zmanjšanje trdote, trdnosti, odpornosti proti obrabi in odpornosti proti utrujenosti površine jeklene cevi.

• Povzroča napake pri kaljenju:

Pri jeklenih ceveh, ki zahtevajo kaljenje, bo površinsko razogljičenje preprečilo nastanek visoko{0}}trdotne martenzitne strukture po kaljenju, kar ima za posledico nezadostno površinsko trdoto, ustvarjanje mehkih madežev in celo morebitno povzročitev razpok zaradi neenakomerne transformacije mikrostrukture.

• Poslabšanje delovanja storitve:

Za komponente, kot so ležajno jeklo, vzmetno jeklo in orodno jeklo, ki imajo visoke zahteve glede površinske učinkovitosti, bo razogljičenje znatno zmanjšalo njihove ključne kazalnike učinkovitosti delovanja, kot so odpornost proti obrabi, odpornost na utrujenost pri stiku in trdota rdeče barve, kar vodi do zgodnje odpovedi komponent.

Dejavniki, ki vplivajo na razogljičenje jekla, vključujejo predvsem:

• Temperatura in čas ogrevanja:

Višja kot je temperatura ogrevanja in daljši čas, porabljen pri visokih temperaturah, hujša je nagnjenost k razogljičenju. Vendar pa lahko pri nekaterih vrstah jekla (kot je vzmetno jeklo 60Si2Mn) znotraj določenega temperaturnega območja (kot je 1100-1250 stopinj) obstaja območje, občutljivo za razogljičenje, pri višjih temperaturah pa se lahko globina sloja za razogljičenje dejansko zmanjša.

• Atmosfera v peči:

Oksidativna lastnost atmosfere peči je ključna. Vodna para, ogljikov dioksid in kisik imajo močne zmožnosti razogljičenja. Medtem ko imata ogljikov monoksid in metan med drugim določen učinek obogatitve-ogljika.

• Kemična sestava jekla:

Višja kot je vsebnost ogljika v jeklu, večja je težnja po razogljičenju. Elementi zlitine, ki so prisotni v jeklu, v različni meri vplivajo tudi na razogljičenje. Elementi, kot so volfram, aluminij, silicij in kobalt, lahko spodbujajo razogljičenje, medtem ko elementi, kot sta krom in mangan, pomagajo zavirati razogljičenje.

V dejanski proizvodnji se običajno sprejmejo naslednji ukrepi za preprečevanje in ublažitev razogljičenja:

• Optimizirajte proces ogrevanja:

Zmanjšajte temperaturo ogrevanja, kolikor je mogoče, in skrajšajte čas zadrževanja pri visokih temperaturah, zlasti se izogibajte dolgotrajnemu zadrževanju v temperaturnem območju vrste jekla,-občutljivem za razogljičenje.

• Nadzor ogrevalne atmosfere:

To je najbolj ključen ukrep. Poskusite segrevati v nevtralni ali zaščitni atmosferi (kot je kontrolirana atmosfera na osnovi dušika-ali inertni plin), izogibajte se neposrednemu stiku med jeklom in plini za deoksidacijo in razogljičenje. V določenih situacijah je izbirna procesna strategija tudi hitro segrevanje v močno oksidativni atmosferi, da je stopnja oksidacije veliko višja od stopnje razogljičenja, in uporaba ustvarjene oksidne plasti za zaščito notranje plasti ogljika pred znatno izgubo.

• Izvedite ukrepe fizičnega varovanja:

Na primer, nanesite zaščitne premaze na jekleno površino ali uporabite vakuumsko toplotno obdelavo itd.

• Rezervni dodatek za strojno obdelavo:

Med načrtovanjem dela je treba rezervirati dovolj prostora za strojno obdelavo, da se zagotovi popolna odstranitev razogljičene plasti med nadaljnjo mehansko obdelavo.