防氧化劑在鋼件熱處理過程中的應用研究

魏小旖　戴勇

【摘 要】本文研究了QW-F1型熱處理防氧化劑對45#鋼正火鋼熱處理時的保護效果。試樣在890℃下保溫不同時間，通過對試樣進行氧化失重檢測、氧化脫碳層深度的測量比較分析了保溫時間和保護劑濃度對QW-F1型熱處理保護劑防護效果的影響。

【關鍵詞】防氧化劑；熱處理；氧化脫碳；防護原理

1、引言

鋼在200℃以下的條件下氧化比較緩慢，但當溫度到達600℃以上時則變得非常顯著。因而有必要采取有效的措施來防止或降低鋼材在熱處理過程中的氧化損耗。防氧化劑在加熱爐內與工件表面產生熱化學反應生成<0.01mm致密的金屬氧化膜，隔絕氧化及擴散，可以防止氧化脫碳，并可無貧碳層產生，故經淬火后工件硬度比市場上現有防護涂料提高HRC1-3。硬度均勻，工件表面光潔[3]。

2、實驗

2.1 實驗材料

本試驗用的基體材料是45號鋼屬于優質碳素結構用鋼，防氧化劑為QW-F1型其濃度為4%-6%、比重為1.03、色澤為無色淡藍透明、PH值為4-5。

2.2 實驗過程

使用砂輪機將試樣表面的銹層除掉，然后用酒精清洗擦干以保證試樣表面無水漬、油漬等。用一容器裝入不同濃度的QW-F1型熱處理保護劑隨工件入爐，在890℃對45#鋼進行正火處理。

熱處理完畢后，從爐中取出試樣，待試樣完全冷卻后將試樣表面的薄膜輕掃掉，并將試樣的圓柱截面處打磨平整后進行鑲嵌制備金相試樣。

3、發展古鎮生態旅游的對策

3.1 保溫時間對防氧化劑保護效果的影響

如下圖3為保溫時間對氧化脫碳層深度的影響的曲線圖，圖4為保溫時間對防氧化劑抗氧化率的影響的曲線圖。

由上圖3-4可以看出45#鋼在890℃下熱處理時加防氧化劑保護和不加防氧化劑保護時的脫碳層深度對比實驗結果可知，無防氧化劑保護的試樣表面氧化非常嚴重，在熱處理時間為40min時在試樣的表層產生311um的脫碳層，隨著保溫時間的加長，45#鋼試樣的氧化迅速加劇，當保溫時間達到120min時，脫碳層深度達到693um，完全脫碳層深度為100mm，而經過涂層保護后的試樣.在保溫時間為40min時的脫碳層深度僅為19um，并且只是輕微的脫碳，抗氧化率高達93.6%，盡管隨著保溫時間的延長防氧化劑的抗氧化效率有所下降，但是在保溫時問到達120min時也只有136um輕微的脫碳層，保護效率仍有80.4%。并且經過防氧化劑保護的鋼試樣熱處理后沒有出現氧化皮。這說明在890℃下，隨著保溫時間的延長QW-F1型熱處理防氧化劑的防氧化效果沒有明顯的降低，保護膜的致密性沒有被破壞，該防氧化劑至少可用于在該溫度下保溫時間為2h以內的熱處理工藝中。

3.2 防氧化劑濃度對防護效果的影響

如下表2為45#鋼890℃保溫80min加不同濃度保護劑時試樣氧化脫碳層深度，圖5所示a、b、c分別為不加防氧化劑，加4%濃度防氧化劑，加6%濃度防氧化劑的45#剛在890℃保溫80min不同防護措施下的金相組織圖，放大倍數為400倍。

表2 45#鋼890℃保溫80min加不同濃度保護劑時試樣氧化脫碳層深度

圖5 45#鋼在890℃保溫80min不同防護措施下的金相組織圖

由上圖5相組織圖可以看出，試樣加熱890℃保溫時間80min時，隨著防氧化劑濃度的增加其防氧化脫碳效果明顯增強，由表2金相法測其氧化脫碳層深度，得圖a不加防氧化劑時碳層深度達547um，4%濃度防護時脫碳層深度仍有234um，加6%濃度防護劑時脫碳層僅有57um。可見防氧化劑濃度對其防氧化效果有明顯的影響。防氧化劑濃度越大其防護效果越好。

4、結論

（1）在890℃下，隨著保溫時間的延長QW-F1型熱處理防氧化劑的防氧化效果有所降低，但保溫2h后其抗氧化率仍有80.4%，且保護膜的致密性沒有被破壞，故該防氧化劑至少可用于在該溫度下保溫時間為2h以內的熱處理工藝中。

（2）45#鋼在890℃下正火處理，當加入QW-F1型熱處理防氧化劑的濃度越高時其防氧化效果越好，由于目前此種防氧化劑的濃度只有4%-6%，故生產中應根據處理溫度及零件材質選取合適濃度的防氧化劑。

【參考文獻】

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[3]李增范.箱式爐加熱模具防氧化脫碳[J].機械工人（熱加工），1993（12）：2-3.

[4]Chen M， Wang N， Liu W. Preparation and Properties of Alumina？Magnesia Precast Block for Ladle Lining [J].Mater. Lett.，2007，61（16）：338-339.