1. 氧化

氧化是鍛件毛坯（金屬原料）在加熱過(guò)程中與爐氣中的氧化性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在鍛件金屬表面形成氧化皮的現(xiàn)象。例如鋼加熱到高溫時(shí)，表層的Fe與02、C02、H2o可發(fā)生反應(yīng)形成FeO、Fe3O4. Fe2O3。高溫氧化實(shí)際是一種擴(kuò)散過(guò)程，伴隨著Fe原子以離子狀態(tài)由內(nèi)部向表面擴(kuò)散，爐氣中氧以原子狀態(tài)吸附在坯料表面并向內(nèi)部擴(kuò)散，結(jié)果形成三層不同氧化鐵組成的氧化皮，最外層氧化皮為Fe2O3，占氧化皮厚度10%，次外層為Fe3O4，占氧化皮厚度為50%,最里層為FeO，占氧化皮厚度40%。
 

氧化主要受鍛件金屬材料的種類、爐氣性能、加熱溫度、加熱時(shí)間的影響。

加熱不同的金屬材料，氧化程度不同，如鋼坯料，在同樣條件下，不同牌號(hào)的鋼氧化燒損也不同，低碳鋼燒損量大而高碳鋼量燒損請(qǐng)小，這是由于在高碳鋼中反應(yīng)生成了較多CO而降低了氧化鐵的生成量。當(dāng)鋼中含有Cr、Ni、Al、Si、Mo等合金元素時(shí)，在鋼料表面會(huì)形成致密且不易脫落的氧化薄膜，可以阻止加熱過(guò)程金屬的繼續(xù)氧化。

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燃料爐的爐氣性質(zhì)可分為氧化性爐氣、還原性爐氣和中性爐氣。爐氣性質(zhì)決定于燃料燃燒時(shí)的空氣供給在強(qiáng)氧化性爐氣中，爐氣可能完全由氧化性氣體，如02、C02、H20、SO2等組成，這將使金屬產(chǎn)生較厚的氧化皮。在還原性爐氣中，含有足夠量的還原性氣體，如CO、H2等，它可以使金屬不氧化或很少氧化。普通電阻爐在空氣介質(zhì)中加熱，屬于氧化性爐氣。


加熱溫度是影響金屬氧化速度最主要的因素。溫度越高，金屬和氣體原子擴(kuò)散速度越大，則氧化越劇烈，生成的氧化皮越厚。實(shí)際觀察表明，在200?500℃時(shí)，鋼料表面僅能生成很薄的一層氧化膜，當(dāng)溫度升至600?700℃時(shí)，便開始有顯著氧化，并生成氧化皮，超過(guò)850?900℃，鋼的氧化速度急劇升高，氧化會(huì)急劇增加，坯料的氧化層較厚。

坯料在氧化性氣氛中的加熱時(shí)間越長(zhǎng)，氧的擴(kuò)散坩越大，形成的氧化皮越厚。特別是加熱到高溫階段，加熱時(shí)間的影響更加顯著。

金屬的氧化燒損危害性很大，一般情況下，鋼料每加熱一次便有0.5%?4.0%的金屬被氧化燒損掉，如表所示。同時(shí)氧化皮還加劇模具的磨損，降低鍛件的表面質(zhì)適。殘留氧化皮的鍛件，在機(jī)械加工時(shí)會(huì)加快刀具刃口的磨損。因此，減少或消除加熱時(shí)金屬的氧化燒損對(duì)鍛造生產(chǎn)來(lái)說(shuō)非常重要。

在鍛造加熱過(guò)程減少氧化的措施有：在保證鍛件質(zhì)量的前提下，盡量采用快速加熱，縮短加熱時(shí)間，尤其是縮短高溫下停留的時(shí)間；在燃料完全燃燒的條件下，盡可能減少空氣過(guò)剩量，以免爐內(nèi)剩余氧氣過(guò)多，注意減少燃料中的水分；爐內(nèi)應(yīng)保持不大的正壓力，防止冷空氣的吸入；采用少無(wú)氧化加熱方法。

2.脫碳

鋼料在加熱時(shí)，其表層的碳和爐氣中的某些氧化性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成了鋼料表面 、含碳量降低的現(xiàn)象稱為脫碳。脫碳也是擴(kuò)散作用的結(jié)果，一方面爐氣中的氧向鋼內(nèi)擴(kuò)散，另一方面爐氣中的碳向外表面擴(kuò)散，這樣使鋼在表面形成了含碳量低的脫碳層。從整個(gè)過(guò)程來(lái)看，脫碳層只在脫碳速度超過(guò)氧化速度時(shí)才能形成。

影響脫碳的因素與氧化一樣，主要受鋼的化學(xué)成分、爐氣成分、加熱溫度、加熱時(shí)間等因素影響。

鋼的含碳量越高，脫碳的傾向越大。某些合金元素增加脫碳傾向，如c、w、Si、A1等。有些合金元素則能阻止脫碳，如Cr、Mn等。而Ni和V對(duì)脫碳影響不大。爐氣成分中脫碳能力最強(qiáng)的介質(zhì)是水蒸氣，其次是co2和02，最后是H2,而增加CO量可減少脫碳傾向。在中性介質(zhì)或弱氧化性介質(zhì)中加熱可減少脫碳傾向。加熱溫度越高、加熱時(shí)間越長(zhǎng)，脫碳越嚴(yán)重。加熱溫度大于1000℃時(shí)，由于強(qiáng)烈氧化，脫碳作用較弱。在更高溫度下，由于氧化皮脫落失去保護(hù)作用，脫碳將劇烈發(fā)生。

脫碳使鍛件表面碳坩降低，降低強(qiáng)度和耐磨性能，脫碳層厚度小于加工余量時(shí)，對(duì)鍛件性能不產(chǎn)生影響，反之就會(huì)影響鍛件質(zhì)雖。一般防止氧化的措施，同樣可以防止脫碳。