氧化和脱碳的化学反应机制简析

工件在加热过程中，由于周围的加热介质与钢表面所起的化学作用，会使钢发生氧化与脱碳，严重影响淬火工件的质量。

氧化：是指钢的表面与加热介质中的氧、氧化性气体、氧化性杂质相互作用形成氧化铁的过程。由于氧化铁皮的形成，使工件的尺寸减小，表面光洁度降低，还会严重地影响到淬火时的冷却速度，致使工件表面产生软点和硬度不足。钢的氧化虽然是化学反应，但是一旦在钢的表面出现一层氧化膜之后，氧化的速度主要取决于氧和铁原子通过氧化膜的扩散速度。随着加热温度的升高，原子扩散速度增大，钢的氧化速度便急剧地增大，特别是在570℃以上，所形成的氧化膜是以FeO为主，它是不致密的，结构疏松的。因此，氧原子很容易透过已形成的表面氧化膜，继续与铁发生氧化反应，所以，当氧化膜中出现FeO时，钢的氧化速度大大增加，氧化层逐渐增厚。在570℃以下氧化膜则由比较致密的Fe3O4所构成，由于处于工件表面的这种氧化膜结构致密，与基体结合牢固，氧原子难以继续渗入，故氧化的速度比较缓慢。

脱碳：是指钢表层中的碳被氧化，使钢的表层含碳量降低，钢的加热温度越高，且钢的含碳量越多（特别具有高含量的硅、钼、铝等元素时），钢越容易脱碳。由于碳的扩散速度较快，所以钢的脱碳速度总是大于其氧化速度。在钢的氧化层下面，通常总是存在着一定厚度的脱碳层，由于脱碳使钢的表层碳含量下降，从而导致钢件淬火后表层硬度不足，疲劳强度下降，而且使钢在淬火时，容易形成表面裂纹。(www.xing528.com)

为了防止氧化、脱碳，根据工件的技术要求和实际情况，可以采用保护气氛加热、真空加热，以及用工件表面涂料包装加热等方法。在盐浴中加热时，可以采用经常加入脱氧剂的方法，并要求建立严格的脱氧制度。此外，对普通箱式炉稍加改造后，采用滴入煤油的办法进行保护，可大大改善加热工件的表面质量。