氧化皮是鋼鐵在高溫下氧化而成的腐蝕產(chǎn)物。鋼加熱時(shí),都會(huì)發(fā)生氧化,鋼的表面便形成一層氧化皮,氧化皮又稱為火耗損失。
氧化皮的形成,不僅造成了鋼材的大量損失(如某廠大型鍛件上脫落下來(lái)的氧化皮厚度可達(dá)7~8毫米),而且使鍛件的表面質(zhì)量下降和降低模具的使用壽命。例如在最后一火鍛造時(shí),若停鍛溫度過(guò)高,表面形成較多的氧化皮,就會(huì)使表面粗糙。在進(jìn)行模鍛時(shí),由于氧化皮未清除干凈,結(jié)果氧化皮被壓入金屬內(nèi),嚴(yán)重的會(huì)使鍛件報(bào)度,并損壞模膛。
氧化皮對(duì)耐火材料還會(huì)引起腐蝕作用,使爐膛過(guò)早損壞,降低了爐子的使用壽命。
氧化皮的產(chǎn)生與加熱溫度、加熱時(shí)間、爐氣成分、鋼的化學(xué)成分有密切關(guān)系。加熱溫度越高,產(chǎn)生的氧化皮越多,一般加熱溫度升高到900~950℃時(shí),氧化就進(jìn)行得非常劇烈。鋼在高溫爐中加熱時(shí)間越長(zhǎng),產(chǎn)生的氧化皮越多。所以鋼在高溫階段停留時(shí)間要短。
爐氣的成分對(duì)氧化皮的形成影響很大,在氧化性爐氣中,就會(huì)大量地生成氧化皮;在中性、還原性爐氣中,氧化皮生成較少。
鋼的含碳量越高,生成的氧化皮越少。含有鉻、鎳[niè]、鋁等元素的合金鋼,在加熱時(shí)形成的氧化皮就少。這是因?yàn)檫@些元素加入鋼中后,形成的氧化皮較牢固致密,不易破裂,因此鋼表面先形成的氧化皮就起到了保護(hù)內(nèi)層金屬的作用,阻止了鋼的進(jìn)一步氧化。要減少金屬被氧化,可以采用快速加熱、縮短加熱時(shí)間和少氧化、無(wú)氧化加熱方法。
特性
氧化皮質(zhì)脆,沒(méi)有延伸性,在機(jī)械作用下和熱加工作用下,很容易產(chǎn)生龜裂而脫離。氧化鐵和氧化亞鐵在水作用下生成氫氧化鐵膠體,使得氧化皮膨脹而龜裂,甚至脫落。
在原有的氧化皮上,總是存在著深達(dá)基體的裂紋,當(dāng)電解質(zhì)涌進(jìn)裂紋后,鐵和氧化皮構(gòu)成原電池。氧化皮是陰極,鐵作為陽(yáng)極而加速腐蝕,因此氧化皮的面積越大,鋼鐵基體的腐蝕速度越快,腐蝕越嚴(yán)重。
皮去除方法
1、三酸(硫酸+硝酸+鹽酸)酸洗:三酸酸洗是將三種酸按一定的比例配制而成,是去除耐酸鋼氧化皮比較有效的一種酸洗方法。三酸酸洗方法可以順利去除不銹鋼氧化皮,但缺點(diǎn)是由于酸洗過(guò)程中有二氧化氮大量析出,惡化勞動(dòng)條件,污染了環(huán)境。另外酸洗過(guò)程易產(chǎn)生過(guò)酸洗現(xiàn)象,所以不提倡廣泛應(yīng)用這種方法去除供應(yīng)氧化皮。
2、硝酸+氫氟酸酸洗:該方法是不銹鋼酸洗的較好方法之一。常用配比如下:氫氟酸HF4%—6%、硝酸HNO38%—12% 使用溫度50—600C 酸洗時(shí)間要依鋼料表面上氧化皮情況而定:一般為20—40分鐘。操作過(guò)程一定要勤翻勤看,防止過(guò)酸洗現(xiàn)象。優(yōu)點(diǎn)是:這種酸洗法酸洗速度快、易操作、質(zhì)量也好,但缺點(diǎn)是:氫氟酸毒性大,需要良好通風(fēng)條件及廢水處理?xiàng)l件。
3、堿煮——酸洗復(fù)合法,主要是為了克服三酸酰[xiān]法的弱點(diǎn)。這種復(fù)合方法不僅可改善酸洗質(zhì)量,而且金屬消耗也較少。堿煮可以松動(dòng)氧化皮,然后再用酸洗法去除氧化皮。堿煮液的成分一般采用氫氧化鈉(NaOH)和硝酸鈉(NaNO?)的混合液。堿煮的時(shí)間同產(chǎn)品的鋼種、規(guī)格、數(shù)量、氧化皮狀態(tài)等有關(guān)。堿煮后的鋼材應(yīng)立即浸入水槽中爆去氧化皮,然后再用三酸酸洗法去除氧化皮。特別需要注意的是:堿煮的鋼料應(yīng)是干燥的、碘化鈉的,以避免熱堿液濺傷人。操作過(guò)程需謹(jǐn)慎,細(xì)心!必須多觀察,多記錄表面的變化。達(dá)到安全操作的目的!
產(chǎn)生原因
鋼在加熱時(shí),鐵與氧或鐵與燃料燃燒時(shí)的生成物(二氧化碳式氣槍、H2O汽等)的化學(xué)作用,而形成一層氧化層,稱為氧化皮。在被加熱坯料表面分布 成三層;最內(nèi)層由細(xì)小顆粒的FeO組成,占 氧化層全厚的40%;中間層由粗大顆粒的 四氧化三鐵組成,占其厚度的50%左右;最散逸層 由氧化鐵組成,占10%左右。由于氧化鐵 皮和鋼的膨脹系數(shù)不一致,故疏松而易于脫落,同時(shí)氧化鐵皮的熔點(diǎn)(1300~1350℃)較低,致使鋼在高溫下加熱時(shí),氧化鐵皮的脫落或熔化會(huì)暴露出金屬的表面,因而使氧 化繼續(xù)不斷地加速進(jìn)行。
危害
氧化皮的產(chǎn)生,除造成鋼材大量損失外,還將引起許多不良后果,主要有:(1)氧化皮使鍛件表面粗糙。鍛造時(shí),如果將氧化皮壓入鍛件內(nèi),嚴(yán)重的 會(huì)成為廢品;(2)清除氧化皮需要增加一些 額外的輔助工序及設(shè)備;(3)氧化皮有較高的硬度,鍛造時(shí)不但增加了變形能量的消耗,而且會(huì)加速鍛模的磨損,降低使用壽命;(4)氧化皮對(duì)耐火磚起化學(xué)腐蝕作用,使加熱爐爐底過(guò)早損壞。
參考資料 >