К четвертой группе относятся
сплавы и стали, содержащие элементы, обладающие высоким
термодинамическим потенциалом окисления, — алюминий, титан, кремний,
марганец и др. Эти сплавы и стали предъявляют к контролируемым
атмосферам разнообразные требования. Так, трансформаторная кремнистая
сталь требует защиты от окисления при максимальном обезуглероживании,
высоколегированная конструкционная сталь — защиты от
обезуглероживания и допускает в некоторых случаях окисление поверхности до
цветов побежалости, коррозионно-стойкая сталь — защиты от окисления и не
допускает науглероживания, а в некоторых случаях и
обезуглероживания.
К пятой группе относится чугун.
Ковкий ферритный чугун требует защиты от окисления и допускает
обезуглероживание; ковкий перлитный чугун требует защиты от окисления и
обезуглероживания.
Технологические процессы
термической обработки предъявляют требования к контролируемым атмосферам с
учетом теплового графика температура—время.
Наибольшее влияние на конечный
результат процесса оказывают периоды выдержки и охлаждения и главным
образом скорость охлаждения (продолжительность). Так, например,
атмосфера типа Н2—Н20 имеет области окисления в
период нагрева и охлаждения, т. е. при низких температурах; поэтому
длительная выдержка изделий в области этих низких температур будет
приводить к окислению, и, наоборот, выдержка в области высоких
температур будет способствовать восстановлению окислов и получению
светлой поверхности.
Получение светлой поверхности
изделий в конце процесса требует большой скорости охлаждения. Однако
вследствие малой скорости окисления при понижении температуры
окисление поверхности изделий может произойти только до цветов
побежалости.
Период охлаждения для атмосферы
указанного типа определяет содержание в ней водяного пара (см. диаграмму
равновесия, рис. 3).
Вследствие противоположного
характера взаимодействия с железом атмосфер типа
Н2—Н20—М2 и СО—СО»—К2 при
использовании последней и при постоянном ее составе окисление стали
наступает при высокой температуре. Это значит, что окислы, появившиеся в
период выдержки при высо: их температурах, могут остаться
невосстановленными в период охлаждения в сбл^ти восстановления
окислов из-за малой скорости процесса.
Сложные газовые атмосферы типа
СО—С02—Н2—Н20—М2 (продукты
частичного сжигания), состав которых постоянно изменяется в
зависимости от температуры из-за реакции водяного газа, могут
оказывать вредное влияние. В связи с этим важным является как уровень
температуры и соответствующая выдержка, так и скорость охлаждения. Высокая
температура и большая продолжительность выдержки при этой температуре при
содержании в составе атмосферы двуокиси углерода приводят к окислению
стали, и, наоборот, низкая температура и большая длительность
выдержки при низкой температуре могут вызвать окисление стали в результате
взаимодействия с водяным паром.
Восстановление окислов железа в
таких случаях может происходить при температуре, близкой к
температуре равновесия реакции водяного газа, когда постоянная этой
реакции равна единице, т. е. вблизи температуры 820° С в интервале ±100° С
в зависимости от состава контролируемой атмосферы.
Тепловой режим (график
температура—время) оказывает влияние и на состав атмосферы газового
карбюризатора. Так, например, если в составе газового карбюризатора
преобладают газы системы СО—С02, то в период нагрева и
охлаждения реакция (4) будет направлена в сторону науглероживания, но так
как при низких температурах диффузия углерода ограничена, будет
происходить выделение сажистого углерода, причем в первую очередь на
поверхности деталей. В области высоких температур в период выдержки
реакция (4) в направлении науглероживания будет
затормаживаться.
При большом содержании метана в
области высоких температур возможно также выделение сажистого углерода. В
области низких температур в период нагрева и охлаждения реакция (6) в
сторону науглероживания затормаживается, и если при этом в составе
газового карбюризатора имеется водяной пар, то может происходить даже
обезуглероживание стали за счет реакции (5) при отсутствии в составе
атмосферы окиси углерода.
6* 163
