Časté otázky ohledně zpracování kovů a materiálů

Součásti z uhlíkové oceli byly běžně žíhány nebo tepelně zpracovávány v atmosférách na bázi dusíku a vodíku pro odstranění pnutí, změnu mikrostruktury nebo zlepšení vzhledu povrchu po řadu let. Průtok a složení atmosféry, která má být použita pro žíhání složek v pecích, se obvykle určují na základě pokusů a chyb.

Přestože se složení atmosféry na bázi dusíku a vodíku přiváděného do pece časem nemění, skutečný redukční nebo oxidační potenciál atmosféry uvnitř pece se průběžně mění v důsledku netěsností a průvanů v peci, desorpci nečistot, například vlhkosti z povrchu součástí nebo rozložením maziva přítomného na povrchu žíhaných součástí. 

Všechny třídy nerezových ocelí jsou slitiny na bázi železa s významným podílem chromu. Obvykle nerezové oceli obsahují méně než 30% chromu a více než 50% železa. Jejich nerezové vlastnosti pramení z toho, že se vytváří neviditelný, přilnavý, ochranný a samonegenerační povrchový film oxidu chromitého (Cr₂O₃). Zatímco nerezové oceli jsou rezistentní vůči korozi při pokojové teplotě, jsou náchylné ke změně zabarvení oxidací při zvýšených teplotách v důsledku přítomnosti chromu a dalších legujících prvků, jako jsou titan a molybden.

K faktorům, které přispívají ke zvýšené oxidaci, patří vysoký rosný bod, vysoký obsah kyslíku a oxidů olova, boru a nitridů na povrchu. U lesklých nerezových ocelí je v závislosti na jejich složení zpracovávejte ve vysoce redukční atmosféře s rosným bodem nižším než −40 °C a minimem 25% vodíku.

Zelená barva dílů nerezové oceli je oxid chromový (Cr₂O₃). Tvorí se tam, kde je v atmosféře pece příliš mnoho kyslíku nebo vlhkosti, což je obvykle způsobeno únikem vody, špatnou těsností atmosféry nebo příliš nízkými průtoky plynu z atmosféry. Tmavě zeleno-hnědá barva signalizuje významné úrovně volného kyslíku v peci způsobené velkým únikem vzduchu.

Kromě tradičních testů na ocel a měď některé společnosti provozují v peci kus nerezové oceli pro kontrolu vysoké vlhkosti a kyslíku. Lepším a přesnějším způsobem měření vlhkosti a množství kyslíku je instalace analyzátoru kyslíku a měřiče rosného bodu. Je to levný a velmi přesný. Pokud se na vašich částech z nerezové oceli vytváří zelený oxidový film, znamená to, že pec nebo atmosféra nejsou optimalizované.

Dezincifikace se obvykle definuje jako vymývání zinku z mědi ve vodném roztoku. Při tepelném zpracování mosazi (a dalších slitin obsahujících zinek) znamená dezincifikaci odstranění zinku z kovového substrátu během tepelných procesů, jako je pájení a žíhání, obvykle v důsledku velmi nízkého tlaku par zinku ve slitinách. V důsledku odzinkování může dojít k nadměrnému poprášení pece, legování výparů zinku s jinými kovy a v extrémních případech ke ztrátě vlastností slitiny.

I když eliminace dezincifikace není vždy možná, lze ji během tepelného zpracování snížit. Regulace teploty, času při teplotě a redukčního potenciálu atmosféry v peci může pomoci minimalizovat dezincifikaci a zlepšit vaše tepelné zpracování. Ovšem pochopení proměnných, které je třeba změnit, může být výzvou. Air Products „Odborníci v oboru, kteří mají zkušenosti s tepelným zpracováním, mohou pomoci určit proměnné, které můžete regulovat, pro snížení nákladů a zlepšení produktivity minimalizací dezincifikace.

Jasné žíhání ocelí vyžaduje podmínky, které se redukují na oxidy oceli. Tradičně se používá k předpovídání podmínek, které odpovídají oxidaci čistých kovů nebo redukci jejich oxidů, schéma z Ellinghamu. Tuto metodu lze použít k předpovědi podmínek, které je třeba redukovat na oxidy železa, a oxidů legujících prvků přidaných do ocelí, jako je oxid chromový při zvažování nerezové oceli. Tento tradiční přístup není přesný, protože používá termodynamická data pouze pro čisté kovy a jejich oxidy – ignoruje skutečnost, že železo a legující prvky tvoří pevné řešení. Kromě toho lze určit přibližný rovnovážný poměr parciálního tlaku vodíku a vodní páry pro oxidaci konkrétního kovu při určité teplotě.

Případně můžete použít přesnější a pohodlnější schémata pro oceli a jiné slitiny, které jsou vytvořeny s pomocí moderních databází a počítačových programů, jako je FactSage™ (termochemický software a databázový balíček vytvořený společně mezi společnostmi Thermfact/CRCT a GTT-Technologies), nebo software termo-kalkulace. Použitím křivek oxidační redukce, vyjádřených jako rosný bod čistého vodíku nebo dusíku v atmosférách atmosféry, v závislosti na teplotě, můžete rychle vybrat atmosféru pro žíhání oceli bez tvorby oxidů. Schéma na obrázku 1 bylo vypočítáno pomocí systému FactSage. Tento diagram ukazuje, že křivky oxidační-redukce pro systémy nikl-železo s obsahem železa-18% Cr a Fe-18% -8% jsou ty, které odpovídají křivkám Cr/Cr₂O₃. U slitin (např. Ocelí) lze dosáhnout přesnějších výpočtů pomocí termodynamických dat jak z čistých látek (tj. Z čistých kovů a oxidů), tak z databází řešení. Takovéto diagramy lze vytvořit speciálně pro požadované oceli a rozmanitost složení atmosféry.

Tyto metody vám mohou pomoci při řešení potíží a optimalizaci žíhání při vyvažování spotřeby vodíku a kvality produktu.

Obrázek 1: