鋼鐵材料熱處理防氧化涂層的探究

趙俐均

摘 要：鋼鐵材料的熱處理是制造產(chǎn)業(yè)的重要環(huán)節(jié)，涉及到的流程相對(duì)較多，本文重點(diǎn)闡述鋼鐵材料熱處理防氧化涂層施工相關(guān)內(nèi)容，主要目的是希望幫助制造企業(yè)提高處理效率與質(zhì)量，降低污染物質(zhì)的產(chǎn)出量，如此可以推動(dòng)制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，對(duì)提高我國制造技術(shù)的應(yīng)用性、科學(xué)性具有積極影響。

關(guān)鍵詞：鋼鐵材料;熱處理;防氧化涂層

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.032

0 前言

熱處理工藝主要改變鋼鐵材料的內(nèi)部晶粒組織，經(jīng)過該道工序的鋼鐵材料機(jī)械性能會(huì)發(fā)生較大變化，但在處理過程中材料表面容易被氧化，降低材料的耐磨性與耐腐蝕性，對(duì)此制造企業(yè)要對(duì)鋼鐵材料熱處理防氧化技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，通過增加涂層的方式增強(qiáng)其抗氧化能力，如此可有效提高鋼鐵材料的生產(chǎn)質(zhì)量。

1 鋼鐵材料熱處理工藝簡(jiǎn)述

鋼鐵材料熱處理是指將鋼鐵材料放在一定介質(zhì)中加熱，保持一段時(shí)間溫度后冷卻，以此實(shí)現(xiàn)改變鋼鐵材料內(nèi)部晶粒組織的工藝，盡管不會(huì)對(duì)材料外形、尺寸造成影響，但會(huì)改變材料的物理性質(zhì)與化學(xué)性能，使得鋼鐵材料發(fā)生變形的幾率大幅度提高。為了減少影響鋼鐵材料生產(chǎn)質(zhì)量的不良因素，制造企業(yè)必須采取科學(xué)手段防止材料在熱處理過程中氧化，增強(qiáng)材料的抗腐蝕性與綜合性能。

2 鋼鐵材料熱處理防氧化涂層施工

2.1 木炭裝箱保護(hù)

鋼鐵材料的應(yīng)用范圍相對(duì)較廣，有些被用來制作零件或模具的材料對(duì)表面硬度、強(qiáng)度等質(zhì)量要求較高，因此制造企業(yè)可以采用木炭裝箱保護(hù)的方式防止材料在熱處理過程中氧化。具體過程是：第一，先將鋼鐵材料放入保護(hù)箱，再在保護(hù)箱中加入木炭，將木炭燃燒后形成的物質(zhì)當(dāng)做防氧化涂層。第二，在添加木炭之前，工作人員要綜合分析保護(hù)箱大小、容量、材料數(shù)量、加熱時(shí)間等影響因素，合理控制木炭量，避免過多或過少現(xiàn)象發(fā)生;一般情況下，木炭過多會(huì)導(dǎo)致材料表面碳含量短時(shí)間內(nèi)增加，造成鋼鐵材料表面硬度偏高的假象，木炭過少則會(huì)產(chǎn)生表面脫碳現(xiàn)象，導(dǎo)致氧化皮的出現(xiàn)[1]。第三，在處理一些尺寸相對(duì)較大的鋼鐵材料時(shí)，由于保護(hù)箱大小有限，故而工作人員可以使用木炭裝盤法，一定程度上也能實(shí)現(xiàn)防氧化的目的。

2.2 井式氣體滲碳爐

井式氣體滲碳爐比較適用于尺寸相對(duì)較長且無法使用鹽爐加熱的鋼鐵材料，在熱處理過程中，工作人員通常會(huì)采用懸掛垂直式加熱法，但若遇到直徑較大的長構(gòu)件，為了確保防氧化涂層真正生成，工作人員要先將其放在坩堝底板上稍加固定，然后再進(jìn)行加熱。當(dāng)爐內(nèi)溫度達(dá)到800攝氏度時(shí)，需要向爐內(nèi)添加煤油，主要功能是防止材料氧化，目前應(yīng)用性相對(duì)較強(qiáng)的井式氣體滲碳爐能夠每分鐘滴油60到80滴。

2.3 不銹鋼包膜紙

對(duì)于一些被用來制作重要模具的鋼鐵材料（主要成分是4Cr5W2VSi），制造企業(yè)在對(duì)其進(jìn)行熱處理時(shí)，為了防止其出現(xiàn)氧化現(xiàn)象，會(huì)使用不銹鋼薄膜紙將其包裹起來，由于不銹鋼包膜紙厚度較薄（厚度為1）且耐高溫性較強(qiáng)，所以基于其包裹的鋼鐵材料密封性良好，可以有效降低材料表面脫碳、增碳現(xiàn)象的發(fā)生，極大程度上避免了材料表面硬度的改變[2]。除此之外，不銹鋼包膜紙不需要保護(hù)箱，可以直接在爐內(nèi)加熱，有利于縮短爐內(nèi)加熱時(shí)間，但需要工作人員注意的是，這種包膜紙?jiān)谑褂靡欢螘r(shí)間后會(huì)變脆，容易在加熱過程中破裂，影響防氧化效果，對(duì)此工作人員可以通過使用鐵盒的方式進(jìn)行保護(hù)。

2.4 加熱防氧化劑

鋼鐵加熱防氧化劑是近幾年各大制造企業(yè)采用最多的防氧化法，其具有應(yīng)用性能良好、防氧化性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，又因?yàn)橹饕M成材料多為環(huán)保產(chǎn)品，所以不含毒性、無刺激性氣味，不易對(duì)環(huán)境造成污染。盡管由鋼鐵加熱防氧化劑形成的防氧化涂層相對(duì)較薄，但在退火、正火等熱處理工序中卻不會(huì)自行脫落，既不會(huì)損害淬火冷卻介質(zhì)，又不會(huì)影響防氧化效果，具有操作簡(jiǎn)便、使用方式多樣的優(yōu)點(diǎn)。工作人員在使用該方法防止鋼鐵材料氧化時(shí)，可以采用“潑”、“浸”、“刷”、“滴”四種方式，第一種是指在材料進(jìn)爐之后，直接向爐內(nèi)潑灑防氧化劑;第二種是指先將材料浸入防氧化劑中，再放入爐內(nèi)進(jìn)行熱處理，適用小型零構(gòu)件;第三種是指使用毛刷等工具將防氧化劑涂在材料表面上，比較適用大中型零構(gòu)件;第四種是指在對(duì)材料進(jìn)行熱處理時(shí)，使用滴管等工具將防氧化劑滴注在材料表面上。另外，為了降低生產(chǎn)成本，制造企業(yè)可以使用少氧化爐代替熱處理多用爐，主要原因是前者價(jià)格相對(duì)較低，碳量控制能力較強(qiáng)，能夠有效提高鋼鐵材料熱處理防氧化涂層的防護(hù)性。

3 結(jié)束語

綜上所述，對(duì)鋼鐵材料進(jìn)行熱處理加工，可以有效增強(qiáng)鋼鐵零件的抗腐蝕性、強(qiáng)度、硬度，對(duì)提升其綜合應(yīng)用性能具有重要意義，為了保證該處理技術(shù)作用能夠真正發(fā)揮，制造企業(yè)可以使用木炭裝箱保護(hù)、井式氣體滲碳爐、不銹鋼包膜紙、加熱防氧化劑等方法，增加防氧化涂層，提高鋼鐵材料生產(chǎn)質(zhì)量與效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊軍，尹文華.熱處理保護(hù)涂料性能研究[J].合成材料老化與應(yīng)用，2018，47（04）：26-28.

[2]竇毅民.淺談鋼鐵的熱處理工藝[J].中國金屬通報(bào)，2017（10）：38+37.