a. Thộp cacbon; b,c Thộp hợp kim
7.3.3.2. Oxi húa và thoỏt cacbon
- Hiện tượng: Oxy húa là hiện tượng tạo nờn cỏc vẩy oxyt ở trờn bề mặt thộp, lớp oxýt sắt khụng bền, dễ bị bong ra, làm sai kớch thước và xấu bề mặt sản phẩm.
Thoỏt cacbon là hiện tượng hàm lượng cacbon ở bề mặt thộp bị giảm đi do nú bị chỏy vỡ vậy làm cơ tớnh lớp bề mặt - phần quan trọng nhất của chi tiết - bị giảm thấp.
- Nguyờn nhõn:
+) ễxi húa: Do khi nung đến nhiệt độ cao (lớn hơn 5700C) trờn bề mặt
của thộp xuất hiện màng oxuyt sắt, cú độ xốp cao nờn khụng ngăn cản được oxi đến tiếp xỳc do vậy gõy ra hiện tượng ụxi húa bề mặt thộp.
+) Thoỏt cacbon: Cựng với hiện tượng ụxi húa bề mặt thộp, thỡ cacbon
cũng kết hợp với ụxi tạo ra cỏc ụxuyt cacbon (CO, CO2) làm giảm chất
lượng bề mặt của chi tiết.
Thoỏt cacbon thường xảy ra với thộp cú hàm lượng cacbon > 0,6%. Do tồn tại chờnh lệch nồng độ cacbon giữa sản phẩm và mụi trường nờn tạo thuận lợi cho quỏ trỡnh khuếch tỏn cacbon ở bề mặt thộp. Ở nhiệt độ cao, hệ số khuếch tỏn tăng mạnh.
Dc = D0.e-Q/KT
Khuyết tật này hay xảy ra ở cỏc nguyờn cụng nhiệt luyện ủ và thường húa thộp.
- Tỏc hại
+) Làm hao hụt kim loại gõy sai hỏng về kớch thước cho chi tiết +) Làm giảm cơ tớnh của sản phẩm mà điển hỡnh là giảm độ cứng - Cỏch khắc phục
Đối với cỏc nguyờn cụng nhiệt luyện sơ bộ, vỡ sau đú cũn tiến hành gia cụng cơ nờn nếu chiều sõu lớp khuếch tỏn này nhỏ hơn lượng dư gia
cụng thỡ khụng cần lưu ý vỡ lớp sẽ bị búc đi, khụng cũn lại trờn sản phẩm. Biện phỏp ngăn ngừa tốt nhất là tạo ra mụi trường nung khụng gõy ra cỏc tỏc dụng ụxy húa sắt và cacbon. Trong kỹ thuật thường dựng cỏc mụi trường sau.
+) Khớ quyển bảo vệ: Đú là mụi trường khớ với tỷ lệ ụxy rất thấp và
gồm cú cỏc khớ CO2, CO, H2O, H2, CH4 và N2 trong đú N2 chiếm tỷ lệ chủ
yếu từ 50 ữ 75% và với cỏc tỉ lệ nhất định giữa những thành phần của cỏc
khớ ụxy húa và hoàn nguyờn của cỏc khớ làm thoỏt cacbon và thấm cacbon
24 4 2 2 2 H CH ; H O H ; CO CO
. Với tỷ lệ thớch hợp của cỏc khớ cú tỏc dụng ngược nhau sẽ làm cho thộp khụng bị ụxy húa và thoỏt cacbon.
+) Khớ quyển trung tớnh: Khớ quyển bảo vệ chỉ ỏp dụng cho thộp cacbon và thộp hợp kim thấp. Với cỏc thộp crom cao cú cỏc lực mạnh với
ụxy do vậy khụng dựng được quyển bảo vệ nờn phải dựng cỏc khớ như H2,
N2, NH3.
+) Nung trong chõn khụng: là phương phỏp nung trong cỏc lũ cú độ
chõn khụng cao khoảng 10-2 ữ 10-4 mmHg nờn cú khả năng chống ụxy húa
và thoỏt cacbon rất tốt song đõy là phương phỏp rất đắt nờn ớt được sử dụng. Trong điều kiện khụng cú cỏc biện phỏp bảo vệ kể trờn, phải dựng cỏc biện phỏp khỏc như: rải than trờn sàn lũ, cho chi tiết vào hộp cú phủ than, khử ụxy triệt để trong cỏc lũ muối...