Обезуглероживание

Обезуглероживание (или декарбонизация ) — процесс уменьшения содержания углерода , противоположный науглероживанию .

Этот термин обычно используется в металлургии, описывая уменьшение содержания углерода в металлах (обычно стали ). Обезуглероживание происходит при нагревании металла до температуры 700°С и выше, когда углерод в металле вступает в реакцию с газами, содержащими кислород или водород . ^{[ 1 ]} Удаление углерода удаляет твердые карбидные фазы, что приводит к размягчению металла, прежде всего на поверхностях, контактирующих с обезуглероживающим газом.

Обезуглероживание может быть как полезным, так и вредным, в зависимости от применения металла. Таким образом, это либо то, что может быть сделано намеренно на этапе производственного процесса, либо что-то, что происходит как побочный эффект процесса (например, прокатка ) и должно быть либо предотвращено, либо позже обращено вспять (например, с помощью этапа науглероживания). .

Механизм обезуглероживания можно описать как три отдельных события: реакцию на поверхности стали, межузельную диффузию атомов углерода и растворение карбидов внутри стали. ^{[ 2 ]}

Химические реакции

Наиболее распространенными реакциями являются:

{\ce {C + CO2 <=> 2CO}}

также называется реакцией Будуара

{\ce {C + H2O <=> CO + H2}}

{\ce {C + 2H2 <=> CH4}}

Другие реакции ^{[ 1 ]}

{\ce {C + 1/2O2 -> CO}}

{\ce {C + O2 -> CO2}}

{\ce {C + FeO -> CO + Fe}}

Электротехническая сталь

Электротехническая сталь – это один из материалов, при производстве которого используется обезуглероживание. Чтобы предотвратить реакцию атмосферных газов с самим металлом, электротехническую сталь отжигают в атмосфере азота , водорода и водяного пара , где окисление железа специально предотвращается за счет соотношения водорода и водяного пара, так что единственное реагирующее вещество углерод окисляется до угарного газа (СО). ^{[ 1 ]}

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь содержит добавки, которые легко окисляются, такие как хром и молибден . Такие стали можно обезуглероживать только путем реакции с сухим водородом, который не содержит воды, в отличие от влажного водорода, который производится способом, включающим некоторое количество воды, и в противном случае может быть использован для обезуглероживания. ^{[ 1 ]}

В качестве вторичного эффекта

Случайное обезуглероживание может нанести вред поверхностным свойствам изделий (где желательно содержание углерода), если оно проводится во время термообработки или после прокатки или ковки, поскольку материал подвергается воздействию только на определенную глубину в зависимости от температуры и продолжительности нагрева. ^{[ 1 ]} Этого можно избежать, используя инертную атмосферу или атмосферу пониженного давления , применяя резистивный нагрев на короткое время, ограничивая время, в течение которого материал подвергается воздействию высокой температуры, как это делается в печи с шагающими балками, или с помощью восстановительных мер. цементация, при которой используется углеводородная атмосфера для переноса углерода на поверхность материала во время отжига. ^{[ 1 ]} Обезуглероженную поверхность материала можно удалить также шлифованием . ^{[ 1 ]}

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Шварцман, Л. А. (1973). «Обезуглероживание». Большая советская энциклопедия (Печать) (3-е изд.). Нью-Йорк: Макмиллан. Доступно на английском языке здесь и в оригинальном русском языке здесь .
^ Альваренга HD; Ван де Путте Т.; Ван Стинберг Н.; Ситсма Ж.; Террин Х. (апрель 2009 г.). «Влияние морфологии и микроструктуры карбидов на кинетику поверхностного обезуглероживания C-Mn сталей». Металл. Матер. Пер. А. 46 : 123–133. дои : 10.1007/s11661-014-2600-y . S2CID 136871961 .

Внешние ссылки

Защита от обезуглероживания с помощью кресс-печей. Архивировано 2 июля 2019 г. на Wayback Machine.

[TSB-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Шварцман, Л. А. (1973). «Обезуглероживание». Большая советская энциклопедия (Печать) (3-е изд.). Нью-Йорк: Макмиллан. Доступно на английском языке здесь и в оригинальном русском языке здесь .

[Alvarenga-2] Альваренга HD; Ван де Путте Т.; Ван Стинберг Н.; Ситсма Ж.; Террин Х. (апрель 2009 г.). «Влияние морфологии и микроструктуры карбидов на кинетику поверхностного обезуглероживания C-Mn сталей». Металл. Матер. Пер. А. 46 : 123–133. дои : 10.1007/s11661-014-2600-y . S2CID 136871961 .

[ 1 ]

[ 2 ]