Tsingitud terastoru dekarburiseerimine: põhimõtted ja vastumeetmed

Lihtsamalt öeldes on dekarburiseerimine süsiniku eemaldamine terase pinnalt.

Teras on sisuliselt raua-süsinikusulam ning süsinikusisaldus määrab terase tugevuse ja kõvaduse. Kui terastorud puutuvad kokku kõrge-temperatuuriga keskkonnaga, reageerivad pinnal olevad süsinikuaatomid hapniku, veeauru, c.süsihappegaas jm ümbritsevas atmosfääris, muutudes gaasideks ja väljudes, mille tulemusena ina pinnakihi süsinikusisalduse märkimisväärne vähenemine võrreldes sisemise maatriksiga. Seda madala-süsinikusisaldusega ala kihti nimetatakse dekarburiseerimiskihiks.

Näiteks: See on nagu leiva küpsetamine; väliskülg põleb ja kaotab niiskuse, samas kui sisemus on veel pehme - dekarburiseerimine on siis, kui "terase pinnakiht põleb ja kaotab oma süsiniku".

Tsingitud terastorude dekarburiseerimine toimub peamiselt aastalkaks kõrge{0}}temperatuuri astet:

1. etapp: musta toru valmistamise etapp (keevitustoru/kuumtöötlus):

Kui terasriba kuumutatakse enne keevitamist kõrgel-temperatuuril või pärast keevitamist lõõmutatakse/normaliseeritakse oksüdatiivses atmosfääris, toimub dekarburisatsioon.

2. etapp: lõõmutamisetapp enne kuumtsinkimist (kõige kriitilisem):
Pideva kuumtsinkimise tootmisliinides sisenevad terasribad/terastorud pärast lõõmutusahju läbimist tsingipotti (tavaliselt 800–900 kraadi juures), eesmärgiga pehmendada terast, kõrvaldada pingeid ja taastada pinna oksiidkile. Kui ahju sees olev atmosfäär on valesti reguleeritud, toimub siin dekarburiseerimine.

Dekarburiseerimise neli keemilise reaktsiooni põhimõtet:

Põhiloogika:

Mida kõrgem on temperatuur, seda tugevam on oksüdeeriv atmosfäär (rohkem O2/CO₂/H2O) ja mida pikem on säilivusaeg, seda raskem on dekarburiseerimine..Süsinik hajub alusmaterjali sisemusest pinnale ja seejärel "sööb" selle ära atmosfäär, moodustades dekarburatsioonigradiendi, mis järk-järgult väheneb pinnast sisemusse.

Lisamärkus:

Temperatuur piirkonnasgalvaniseerimisprotsessise (immersioontsink, ligikaudu 450 kraadi) on suhteliselt madal ja üldiselt dei põhjusta otseselt olulist dekarburiseerimist. Enamik tsingitud torude dekarburiseerimisprobleeme on juurdunud lõõmutamise või musta toru etapis enne tsinkimist.

1. Ebanormaalne välimuskatmine

• Pind ilmub tume, hallikas, ebaühtlase läikega,ja võivad tekkida "hallid laigud".
• Kate võib olla liiga paks ja karekuna dekarbureeritud kihis on ferriiti palju ja süsinikusisaldus on madal, mis põhjustab raua-tsingisulami kihi (intermetalliline Fe-Zn) kontrollimatut kasvu.
• Rasketel juhtudel on kattelhalb adhesioon ja koorub maha

2. Mehaaniliste omaduste vähenemine

• Thepinna kõvadus väheneb(dekarbureeritud kiht on peamiselt ferriit, mis on pehme ja sitke)
• Thekulumiskindlus väheneb,ja see võib kasutamise ajal kriimustada
• Pinna tõmbetugevus ja voolavuspiir vähenevad, mõjutades üldist koormuse{0}}kandevõimet

3. Metallograafilise struktuuri tunnused

• Dekarbureeritud kihis olev perliit väheneb või kaob, peaaegu kõik on ferriidist
• Pinnast südamikuni suureneb süsinikusisaldus gradiendiga
• Täielik dekarbureeritud kiht + osaliselt dekarbureeritud kiht (üleminekutsoon)

4. Vähendatud korrosioonikindlus

• Tsingikihi kaitse ebanormaalsetes piirkondades (hallid laigud, kooruvad alad) ebaõnnestub
• Dekarbureeritud kihi enda elektrokeemiline aktiivsus erineb alusmaterjalist, mille tulemuseks on ebanormaalne korrosioonikäitumine

5. Järel-töötlusprobleemid

• Dekarbureeritud kiht on kalduvuskortsumine ja lõheneminepainutamise ja paisumise ajal
• Pinna kõvadus on niidi töötlemisel ebapiisav ja hamba kuju on ebakorrapärane

1. Kontrollige lõõmutusahju atmosfääri (kõige olulisem)

• Kasutage alämmastik{0}}vesinikku kaitsev atmosfäär(N₂ + 5%~15% H₂), säilitades aveidi vähendav keskkond
• Kontrollige rangeltkastepunkt(tavaliselt nõutakse alla -30 kraadi), vähendades veeauru
• Kontrollige hapnikusisaldust ja CO₂ osarõhku, et vältida oksüdatiivset atmosfääri,

2. Kontrollige kütte temperatuuri ja aega

• Lõõmutamisnõuete täitmisel proovige seda alandada temperatuuri(dekarburiseerimise kiirus suureneb plahvatuslikult temperatuuri tõustes)
• Lühendagekõrgel{0}}temperatuuril hoidmise aegosa süsiniku difusiooni ja reaktsioonivõimaluste vähendamiseks

3. Kontrollige toorainet ja pinna seisukorda

• Terasribade ostmisel nõudke terasetehaseltcokontrollige dekarbureeritud kihi sügavust(võib lepingus ette näha, näiteks 0,05 mm või väiksem)
• Vähendageoksiidi skaalaterasribale, kuna oksiidide skaala katalüüsib dekarburiseerimisreaktsiooni
• Vältige liigset peitsimist, kuna pinna liigne aktiveerimine süvendab ka järgnevat dekarburiseerimist

4. Optimeerige eeltöötlust enne tsinkimist

• Kasutage räbusti (voo) mõistlikku koostist, tavaliselt ZnCl₂ + NH4Cl, kontrollige pH-d ja kontsentratsiooni
• Kasutage sobivat kuivatustemperatuuri, et vältida pinna oksüdeerumist enne terastoru sisenemist tsinginõusse
   

5. Protsessi jälgimine ja kontroll

• Regulaarselt kasutadametallograafilised meetodiddekarbureeritud kihi sügavuse tuvastamiseks (vastavalt GB/T 224 standardile)
• Jälgige lõõmutusahju atmosfääri parameetreid (kastepunkt, hapnikusisaldus, vesinikusisaldus) ja registreerige need
• Keskenduge suure{0}}süsinikterase kontrollimisele (mida kõrgem on süsinikusisaldus, seda lihtsam on see dekarboniseerida) suurema tähelepanuga

Kokkuvõttes on dekarburiseerimine see, kui atmosfäär "sööb ära" terase pinnal oleva süsiniku kõrgel temperatuuril.Algpõhjus peitub lõõmutusahju atmosfääris ja temperatuuri reguleerimises; see avaldub halli katte, halva haardumise ja pehme pinnana; vastumeetmed on kolmeosaline{0}}läheneminekaitsev atmosfäär + temperatuuri kontroll + tooraine kontroll.