脱碳层

科技术语

脱碳层(decarbonized zone)是指含碳耐火材料在高温使用中，表层受氧化性介质侵蚀，碳被氧化后形成的层带。脱碳层的气孔率比原砖显著增大，故强度降低。含碳耐火材料经熔渣侵蚀后，工作面常附有一层渣层，其成分主要由熔渣与被熔渣溶蚀或冲蚀下来的耐火材料构成。紧接着附渣层的是熔渣与脱碳后的耐火材料相互作用而形成的反应层在反应层内，相互作用生成的液相形成了连续签质，耐火材料的晶粒或颗粒一般多呈蚀损状态并被这些基质所包围。反应层与原砖之间则为脱碳层。脱碳层一般都较薄，反应层则较厚些。

简介

脱碳层(decarbonized zone)是指含碳耐火材料在高温使用中，表层受氧化性介质侵蚀，碳被氧化后形成的层带。脱碳层的气孔率比原砖显著增大，故强度降低。

含碳耐火材料经熔渣侵蚀后，工作面常附有一层渣层，其成分主要由熔渣与被熔渣溶蚀或冲蚀下来的耐火材料构成。紧接着附渣层的是熔渣与脱碳后的耐火材料相互作用而形成的反应层在反应层内，相互作用生成的液相形成了连续签质，耐火材料的晶粒或颗粒一般多呈蚀损状态并被这些基质所包围。反应层与原砖之间则为脱碳层。脱碳层一般都较薄，反应层则较厚些。

脱碳

脱碳是指钢在加热时表面碳含量降低的现象。就是钢中碳在高温下与氧和氢等发生作用生成甲烷、氧、氢、二氧化碳、水使钢脱碳，一、二氧化碳和甲烷可以使钢增碳。一般情况下，钢的氧化脱碳同时进行，当钢表面氧化速度小于碳从内层向外层扩散速度时发生脱碳，反之，当氧化速度大于碳从内层向外层扩散的速度时发生氧化。因此氧化作用相对较弱的氧化气氛中容易产生较深的脱碳层。

脱碳层由于被氧化，碳含量降低，金相组织中碳化物较少。脱碳层包括全脱碳和部分脱碳两部分，全脱碳层显微组织特征为全部铁素体，部分脱碳层是指全脱碳层的内边界至钢含碳量正常的组织处。

钢的脱碳层深度测定

脱碳包含部分脱碳、完全脱碳。完全脱碳指钢样表层碳含量水平低于碳在铁素体中最大溶解度（只在铁素体中存在）。

有效脱碳层深度：从产品表面到规定的碳含量或硬度水平的点的距离，规定的碳含量或硬度水平以不因脱碳而影响使用性能为准（如产品标准中规定的碳含量最小值）。

总脱碳层深度：从产品表面到碳含量等于基体碳含量的那一点距离，等于部分脱碳层和完全脱碳层之和。

铁素体脱碳层深度：表面完全脱碳层的深度。（由显微组织检验确定）测定方法。

通常采用金相法、硬度法、化学法或光谱分析法。试样在供货状态下检验，不需要进一步热处理。如经有关各方商定，则要从多方面注意防止碳的分布状态和质量分数的变化。如：采用小试样、短的奥氏体化时间，中性的保护气氛。

金相法

此方法是在光学显微镜下观察试样从表面到基体随着碳含量的变化而产生的组织变化。此方法适用于具有退火或正火（铁素体-珠光体）组织的钢种，也可有条件的用于那些硬化、回火、轧制或锻造状态的产品。

1.试样的选取和制备：

选取的试样检验面应垂直于产品纵轴，如产品无纵轴，试样检验面的选取应由有关各方商定。小试样(如公称直径不大于25mm的圆钢或边长不大于20mm的方钢)要检测整个周边。对大试样（如公称直径大于25mm的圆钢或边长大于20mm的方钢），为保证取样的代表性，可截取试样同一截面的一个或几个部位，只要保证总检测周长不小于35mm即可。但不要选取多边形产品的棱角处或脱碳极深的点。---试样一般按金相法进行研磨抛光，但试样边缘不允许有倒圆、卷边，为此试样可以镶嵌或加持固定。可参考《金相试样磨抛方法》。通常用1.5%-4%的硝酸酒精溶液或2%-5%的苦味酸酒精溶液浸蚀可显示钢的组织。

2.总脱碳层的测定：

一般来说，观测到的组织差别，在亚共析钢中是以铁素体与其他组织组成物的相对量的变化来区别的；在共析钢中是以碳化物含量相对基体的变化来区分的。对于硬化组织或者淬火回火组织，当碳含量变化引起组织显著变化时，亦可用该方法进行测量。借助于侧为目镜，或利用金相图像分析系统观察和定量测量从表面到其组织和基体组织已无区别的那一点距离。放大倍数的选择取决于脱碳层深度。如果需方没有特殊规定，由检测者选择。建议使用能观测到整个脱碳层的最大倍数。一般采用100倍。当过度层和基体较难分辨时，可用更高放大倍数进行观察，确定界限。

先在低放大倍数下进行初步观测，保证四周脱碳变化在进一步检测时都可发现，查明最深均匀脱碳区。脱碳层最深的点由试样表面的初步检测确定，不受表面缺陷和角效应的影响。对每一试样，在最深的均匀脱碳区的一个显微镜视场内，应随机进行几次测量（至少需五次），取平均值作为总脱碳层深度。轴承钢、工具钢、弹簧钢测量最深最深处的总脱碳层深度。如果产品标准或技术协议没有特殊规定，在测量时试样中脱碳层极深的那些点要排除掉（但在试验记录中应注明缺陷）。

3.完全脱碳层的测定：

（同上）有效脱碳层的测定：（同上，判定由产品标准或各方协议确定。）

硬度法

1.显微硬度测量法：

此方法是测量在试样横截面上沿垂直于表面方向上的显微硬度值的分布梯度（从试样表面垂直的一条或多条平行线上测定维氏硬度。每两相邻压痕中心的距离应不小于压痕对角线的2.5倍，按直线方式进行逐点打压测试）。这种方法只适用于脱碳层相当深但和淬火区厚度相比却又很小的亚共析钢、共析钢和过共析钢，这样脱碳层完全在硬化区，避免淬火不完全引起的硬度波动。这种方法对低碳钢不准确。

2.试样的制备：

与上金相法相同，但试样的浸蚀与否，以准确测定压痕为准，并应小心防止过热。

3.测定：

试验力一般选择（50-500克之间）。两相邻压痕间的距离应为压痕对角线长度的2.5倍。脱碳层深度规定为：从表面到已达到所要求硬度值的那一点的距离（要把测量的分散性估算在内）。原则上，至少要在相互距离尽可能远的位置进行两组测定，取其平均值做为脱碳层深度。

4.脱碳层深度测量界限：

a、由试样边缘测至产品标准或技术协议规定的硬度值处。b、由试样边缘测至硬度值平稳处。c、由试样边缘测至硬度值平稳出的某一百分数。

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