如何防止钢制品表面脱碳？

许多钢制品的使用寿命与钢制品的表面脱碳程度有关。例如，钢丝绳的使用寿命主要取决于它的疲劳强度与耐磨性，如果钢丝绳表面脱碳超标，就会减少表层中作为强化相和耐磨相的碳化物，因而将直接影响这两项使用性能。此外，工具钢、轴承钢的表面脱碳层如不清除干净，将使工具钢、轴承钢表面层硬度和耐磨性降低，并且在淬火时，由于里外层体积变化不同而使工件表面形成裂纹。因此，如何防止钢制品的表面脱碳是生产工艺中应该注意的一个问题。国外进口盘条的脱碳层为0.02~0.04mm，日本神户的盘条表面可以做到无脱碳，而国内同类产品脱碳层平均深度超过0.05mm。需要采取措施来改变这种状况。

解决表面脱碳问题，关键在热处理工序上。由于脱碳与钢丝的氧化是同时进行的，因此，只要在热处理过程中尽量使钢丝少与空气接触就可达到改善脱碳的目的。例如，美国弹簧钢丝公司采用双铅槽油淬回火来处理气门簧用钢丝，取得了理想效果。该生产流程是：第一个熔融铅槽起钢丝奥氏体化作用，预先将铅液加热到871℃，钢丝在铅液中通过，实现奥氏体化，然后进入油槽中淬火，再进入第二个熔融铅槽回火(482℃)。由于钢丝在熔融铅中不与空气接触，有效避免了脱碳。采用这种工艺需要解决的主要问题是如何防止铅尘污染。

造成表面脱碳的气氛主要是氧气、水蒸气及二氧化碳等氧化性气体。当这些氧化性气体与受热钢丝表面接触时，氧化与脱碳同时发生；由于铁中的固溶碳与这些气体的亲合力比较大，所以表面上的碳先脱掉了。上述这些气体一般是从炉外带进去的；钢制品表面的氧化铁皮、铁锈以及冷拔后钢丝表面上的残留物，入炉加热后也会分解，反应生成一些氧化性气体。我们可以有目的地控制炉内气氛，使之处于还原性状态，就能有效避免表面脱碳。例如，控制炉内二氧化碳与一氧化碳的比例，在平衡点时，既不氧化也不脱碳；在二氧化碳比例超过平衡点时，发生氧化和脱碳；低于平衡点时则不发生氧化和脱碳。平衡点的具体数值要根据铁的含碳量和温度来计算。

此外，向炉内喷吹中性的保护性氮气也是一种有效措施。氮气进入炉内可以驱散某些区段的氧化性气氛，同时可以保持炉内正压，阻止空气渗入，减轻或避免钢件脱碳。