火车轮锻件脱碳的危害及防止措施

       火车轮锻件脱碳的危害

       1.火车轮锻件表面脱碳使其表面硬度下降，强度和耐磨性降低，严重的脱碳在锻造时会产生龟裂；超过锻件加工余量的脱碳层，会影响零件的使用性能。所以，重要的零件和精密模锻件是不允许存在有脱碳层的，故需要采用无氧化和无脱碳的加热。

       2.脱碳使钢锻件疲劳强度降低，可导致零件在使用中过早发生疲劳损坏，所以轿车发动机连杆工字型杆部对脱碳层深度有严格要求，一般要求≤0.15mm，甚至≤0.lmm,因为脱碳层深度直接彩响连杆的疲劳强度。

       3.钢表面脱碳以后，由于表层与心部的组织不同而线膨胀系数不同，淬火时发生不同的组织转变及体积变化而引起很大的内应力，同时，表层经脱碳后强度下降，使零件淬火时有产生裂纹的可能。

       影响火车轮锻件脱碳的因素

       脱碳和氧化一样，既是化学作用过程，又是原子的扩散过程，所以影响脱碳的主要因素是被加热金属化学成分和加热环境（如炉气成分、加热温度、加热时间）两方面因素的影响，即内因和外因。

       1.钢中的化学成分：钢的含碳量越多，脱碳层也越深。合金元素中，W、Al、SI、Co等元索促使脱碳增加，而Cr、Mn等元素则阻止脱碳，Ni和V对钢的脱碳没有影响。

       2.炉气成分

       炉气成分中的氧化性物质（二氧化碳、氧气和水等）越多，脱碳越严重，其中脱碳能力最强的是H20(汽），但是当燃料在过剩空气中燃烧，较多较快的形成氧化皮后，会阻碍碳的扩散，此时脱碳倾向则减弱。炉内空气不足时，在燃烧产物中会出现氢气，当燃料含有较多水分时，这种氢和水蒸气的并存，有强烈的脱碳作用，一般在中性介质或弱氧化性介质中加热可减少脱碳。

       3.加热温度和加热时间

       —般来说，随着加热温度的升髙和加热时间的延长，都将加剧脱碳的倾向。但是钢在700℃~1000℃时，表面形成的氧化皮能阻碍碳的扩散，减弱脱碳程度，当温度再上升时，随着碳扩散的速度增大，氧化皮也失去保护作用，脱碳层进一步加深，这时脱碳比氧化更激烈，如GCrl5钢。加热到1100℃~1200℃时，将产生强烈的脱碳。加热时间越长，脱碳层也越深。但不是成正比的，当超过一定数值后，脱碳深度的增加就逐渐减弱，这时脱碳比氧化更激烈，试验指出，高速钢在1000℃的高温下经过0.5h,其脱碳层深度为0.4mm,保温4h后为1.0mm,保温12h后仅为1.2mm；若将加热温度升到1050℃，则脱碳层深度增到2mm。

       防止火车轮锻件脱碳的措施，具体措施如下：

       1.尽可能采用快速加热法，控制加热温度和加热时间，尤其是高温下的停留时间要尽量缩短。

       2.在保护性气体或可控气氛中加热，可以得到不脱碳或少脱碳的金属表面。所谓可控气氛，就是通过调节二氧化碳、一氧化碳、水、氢气相对含最，使碳和脱碳气体的氧化-还原反应的方向得到控制，达到减少脱碳目的。

       3.加热前坯料表面喷刷使脱碳气体不能浸透的保护涂层。如石墨粉与水玻璃混合剂，硼砂水浸液，玻璃粉涂料等，均可收到一定的效果。