Page 32 - 理化检验-物理分册2021年第十期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202110003

加热过程中 H O g 55SiCr 弹簧钢表面
() 含量对
2
氧化层及脱碳行为的影响

龚志翔 , 高振波 , 吴家明 , 许 兴 , 孙 凯 , 孙志威 , 何 静 2

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( 1. 马鞍山钢铁股份有限公司特钢公司, 马鞍山 243003 ;

2. 北京科技大学 钢铁共性技术协同创新中心, 北京 100083 )
摘 要: 对55SiCr弹簧钢铸坯试样进行热重( TG ) 试验, 研究了不同气氛下 H 2O () 含量对
g
55SiCr弹簧钢表面氧化层及脱碳行为的影响。结果表明: 混合气氛下55SiCr弹簧钢的脱碳程度高
于空气下的, 铁素体脱碳层厚度随混合气氛中 H 2O () 含量的增加而增大, 试样在850℃时铁素体

g
脱碳层厚度均出现峰值。与干空气相比, 混合气氛下 H 2O () 的存在改变了氧化层的组成与结构,
g
使氧化产物比重向 FeO 比重增加, 而 FeO 的结构较为疏松, 会使脱碳程度增加。

关键词: 弹簧钢; 水气; 加热温度; 氧化层; 铁素体脱碳

中图分类号: TG156 文献标志码: A 文章编号: 1001-4012 ( 2021 ) 10-0012-06

EffectofH 2 Og ContentonSurfaceOxideLa y erandDecarburization
()

Behaviorof55SiCrS p rin g Steeldurin gHeatin g

1
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1
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2
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,
,
,
GONGZhixian g GAOZhenbo , WUJiamin g XUXin g SUNKai , SUNZhiwei , HEJin g 2

( 1.S p ecialSteelCom p an y , Ma ’ anshanIron&SteelCo. , Ltd. , Ma ’ anshan243003 , China ;

2.CollaborativeInnovationCenterforSteelCommonTechnolo g ies , Universit y ofScienceandTechnolo gyBei j in g , Bei j in g 100083 , China )

Abstract : TheeffectofH 2O ( g ) contentonthesurfaceoxidationla y eranddecarburizationbehaviorof55SiCr

s p rin g steelwasstudiedb y thermosg ravimetric ( TG ) test.Theresultsshowthatthedecarburizationde g reeof

55SiCrs p rin g steelinmixedatmos p herewashi g herthanthatinair , thethicknessofferritedecarburizationla y er

increaseswiththeincreaseofH 2O ( g ) contentinmixedatmos p here , andthep eakvalueofferritedecarburization

la y erthicknessa pp earredat850 ℃.Com p aredwithdr yair , thep resenceofH 2O ( g ) inthemixedatmos p here

chan g edthecom p ositionandstructureoftheoxidela y er , sothatthes p ecificg ravit yoftheoxidationp roduct

increasedtowardFeO.ThestructureofFeOisloose , whichwillincreasethede g reeofdecarbonization.

Ke y words : s p rin g steel ; waterva p or ; heatin g tem p erature ; oxidela y er ; ferritedecarburization
脱碳指的是材料表面碳原子的丧失。钢在加热 的气固界面化学反应速率较快, 整个脱碳行为的发
或热轧过程中与环境中氧化性气氛接触, 发生脱碳 生受基体中碳扩散速率的主导影响。金属基体中碳
反应导致材料表面碳原子流失, 表层因此形成碳浓 的扩散为非稳态问题, 受动力学和热力学因素的同
度梯度, 材料内部碳在浓度梯度驱动下向钢表面扩 时作用, 较为复杂, 适当简化后, 可以运用一维的菲
散, 改变表面组织结构, 产生微米级纯铁素体脱碳层 克第二定律来进行描述 [ 1-3 ] :
或网状铁素体与基体相共存的部分脱碳层。通常认 ∂ c ∂ ∂c
=
D
为在实际脱碳过程中, 环境气氛与金属基体相接触 ∂t ∂x ∂x ( 1 )

- Q
RT
D =D 0 e ( 2 )
收稿日期: 2020-08-23
式中: x 为位置坐标; c 为碳浓度; D 为扩散系数;
作者简介: 龚志翔( 1969- ), 男, 高级工程师, 主要从事轨道交
为指前因子; R 为气体常数; Q 为碳原子扩散激
通、 能源及汽车领域用特殊钢的冶炼、 轧制生产工作, g on g zhx@vi p . D 0
sina.com 活能; T 为温度。
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