脫碳是鍛件坯料在加熱時(shí)表面碳含量降低的現(xiàn)象。脫碳的過程就是鍛件中碳在高溫下與氫或氧發(fā)生作用生成甲烷或一氧化碳。這些反應(yīng)是可逆的,即氫、氧和二氧化碳使鍛件脫碳,而甲烷和一氧化碳則使鋼增碳。脫碳是擴(kuò)散作用的結(jié)果,脫碳時(shí)一方面是氧向鋼內(nèi)擴(kuò)散;另一方面鋼中的碳向外擴(kuò)散。從***后的結(jié)果看,脫碳層只在脫碳速度超過氧化速度時(shí)才會(huì)形成。當(dāng)氧化速度很大時(shí),可以不發(fā)生明顯的脫碳現(xiàn)象,即鍛件脫碳層產(chǎn)生后鐵即被氧化而成氧化鐵皮。因此,在氧化作用相對(duì)較弱的氣氛中,鍛件可以形成較深的脫碳層。
但對(duì)大多數(shù)鍛件來說,脫碳會(huì)使其性能變壞,故均視為缺陷。特別是高碳工具鋼、軸承鋼、高速鋼及彈簧鋼材質(zhì)的鍛件產(chǎn)品,脫碳更是一種嚴(yán)重的缺陷。脫碳層的組織特征:脫碳層由于碳被氧化,反映在化學(xué)成分上其含碳量較正常組織低;反映在鍛件金相組織上其滲碳體的數(shù)量較正常組織少;反映在鍛件的力學(xué)性能上其強(qiáng)度或硬度較正常組織低。鍛件的脫碳層包括全脫碳層和部分脫碳層(過渡層)兩部分。部分脫碳層是指在全脫碳層之后到鋼合碳量正常的組織處。在脫碳不嚴(yán)重的情況下,有時(shí)僅看到部分脫碳層而沒有全脫碳層。關(guān)于鍛件脫碳層深度可根據(jù)脫碳成分、組織及性能的變化,采用多種方法測(cè)定。例如逐層取樣化學(xué)分析鋼的含碳量,觀察鋼的表面到心部的金相組織變化,測(cè)定鋼的表層到心部的顯微硬度變化等等。實(shí)際生產(chǎn)中以金相法測(cè)定鍛件的脫碳層***為普遍。