Файл: Эстрин, Б. М. Производство и применение контролируемых атмосфер (при термической обработке стали).pdf

указывает на сильное обеднение хромом в результате науглерожи­ вания.

б. Изменение массы образцов. Метод потери массы дает на­ иболее полную количественную характеристику окалииостойкости. Согласно этому методу, требуется полное удаление продуктов коррозии после испытания, что особенно существенно, когда этот метод применяют для исследования высоколегированных сплавов. Применяемые методы удаления тонких слоев окислов с высоко­ хромистых сплавов не гарантируют целостности основного металла.

18

С п л а в Х15Н35. С края шлифа находится светлое поле, на ко­ тором расположены разрозненные карбиды, затем следует разор­

на аустепнтном фоне разбросаны карбиды различной формы: вытя­ нутые и округленные. Размер зерен № 1—3 (в исходном состоянии

№7—8).

Сп л а в Х23Н18. На нетравлеиом шлифе отмечено иитеркристаллнтное окисление па глубину 0,06—0,11 мм. Структура неод­ нородная. В отдельных местах обнаружено несколько фаз. Дисперс­ ные карбиды расположены па границах и внутри зерен. Встречаются

обнаружены карбиды игольчатой и округлой формы. В наиболее окисленных местах отмечено выделение феррита и 2-фазы.

границам зерен обнаружено выделение мелких карбидов. Более

в 2 раза превышает науглероживание сплавов Х20Н80 и ХН70Ю (обнаружены карбиды трех типов: Сг2 3 С6 , Сг7 С3 и СгзС2 ). Макси­ мальный срок службы при 1050° С в цементационной среде нагрева­ теля, выполненного из проволоки диаметра 12 мм, составляет 12000 ч для сплава 0Х23Ю5А и 8000 ч для сплава Х20Н80. В то же время авторы указывают, что вследствие местной коррозии действитель­ ный срок службы нагревателя из сплава 0X23IO5A колеблется в пределах 300—2000 ч.

В целях увеличения срока службы нагревателей, выполненных из сплавов 0Х23Ю5А и 0Х27Ю5А, рекомендуются их шлифовка на глубину 0,4—0,5 мм и предварительное окисление на воздухе в те­ чение 50—70 ч при температуре 1200° С.

На основе изложенного выше автор считает возмож­ ным рекомендовать для науглероживающих сред двой­ ной сплав Х20Н80.

Зарубежный опыт подтверждает применение двойно­ го сплава в печах, использующих эндогаз.

20

Г л а в а I I I

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАГРЕВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ БЕЗ ОКИСЛЕНИЯ

ЗАКОНОМЕРНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ РЕАКЦИЯМИ ОКИСЛЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ

Предохранение металла от окисления при высоких температурах основано на нагреве его в средах с очень малыми парциальными давлениями кислорода. Теорети­ чески значения указан­ ных давлений должны быть меньше или равны величине упругости дис­ социации окисла, однако практические требования бывают иногда менее жесткими из-за того, что скорость окисления ме­ талла при малых давле­ ниях кислорода ничтож­ но мала. Благодаря это­ му отсутствует опасность образования видимого окисления в средах, где парциальное давление кислорода превышает уп­ ругость диссоциации окисла.

Сообразно с этим безокислнтельный нагрев железа можно осущест­

вить, например, в обычном вакууме, где давление кисло­ рода не бывает ниже 10~5 мм рт. ст., хотя упругость дис­ социации окислов железа гораздо ниже.

Применение вакуума ограничивает, однако, размеры печей, их производительность и связано, как правило, с необходимостью муфелирования садки, что усложняет и удорожает процесс. Экономически более рационально на­ гревать металл в искусственно полученных газовых сре­ дах с контролируемым парциальным давлением кислоро­ да. Например, парциальное давление кислорода в окиси

21

кривых на рис. 6, это давление ниже, чем упругость диссо­ циации окислов железа. Поэтому при температурах вы­ ше 1000° К окись углерода восстанавливает окислы желе­ за, а при температурах ниже 1000° К существует вероят­ ность окисления железа.

Предохранение железа от окисления при температу­ рах выше 1000° К может быть обеспечено не только в атмосфере чистой окиси углерода, но и в смеси последней с инертным газом или двуокисью углерода, однако лишь при условии, чтобы суммарное давление кислорода не превышало упругости диссоциации закиси железа. В про­ тивном случае смесь СО—СОг будет окислять железо.

Равновесие системы Fe—FeO—СО—CGV

Рассмотрим условия, необходимые для полного предот­ вращения окисления железа в смеси СО—СОг.

может быть вычислена как разность стандартных изме­

СО — 47940 и для С 0 2 — 94610 кал/моль. Для реакции

= —4,576 lg ftp, то lgftP = 0,258 и ftp = 1,82, т. е. при соот­ ношениях PcolPco. = Ь 8 2 не будет происходить окисле­ ния железа в смеси СО—СО?.

В этом нетрудно убедиться, проверив суммарное пар­

слоты при 1000° К, протекающая по реакции

со2^со + vА,

характеризуется следующей константой равновесия:

Рсо,

22