鍛造品の酸化に影響を与える要因

の酸化鍛造品主に加熱される金属の化学組成と加熱リングの内部および外部要因(炉ガス組成、加熱温度など)によって影響を受けます。
1) 金属材料の化学組成
形成される酸化スケールの量は、化学成分と密接な関係があります。鋼の炭素含有量が高いほど、特に炭素含有量が0.3%を超えると、酸化スケールの形成量は少なくなります。これは、炭素が酸化された後、ブランクの表面に一酸化炭素(CO)ガスの層が形成され、それが継続的な酸化を抑制する役割を果たすためです。合金鋼にはCr、Ni、Al、Mo、Siなどの元素が含まれており、加熱するとスケールの形成量が少なくなります。これらの元素が酸化されるため、鋼の表面に緻密な酸化膜の層が形成され、鋼と熱膨張係数が近くなり、表面にしっかりと付着して破損したり脱落したりしにくくなり、さらなる酸化を防ぎ、保護します。耐熱非剥離鋼は、上記の元素をより多く含む合金鋼で、鋼中のNiとCrの含有量が13%~20%のとき、ほとんど酸化は起こりません。
2) 炉ガス組成
炉ガスの組成は、鍛造規模、同じ鋼鍛造品異なる加熱雰囲気では、スケールの生成は同じではありません。酸化性炉ガスでは、スケールの生成が最も多く、薄い灰色で、除去しやすいです。中性炉ガス(主にN2を含む)および還元炉ガス(CO、H2などを含む)では、形成される酸化スケールは黒くなく、除去しにくいです。酸化スケールの生成と除去を最小限に抑えるために、加熱の各段階で炉ガスの組成制御に注意を払う必要があります。一般的に、鍛造品は1000℃以下で、加熱時に酸化炉ガスを使用します。このときの温度は高くないため、酸化プロセスはそれほど厳しくなく、形成された酸化スケールは除去しやすいです。温度が1000℃を超える場合、特に高温保持段階では、還元炉ガスまたは中性炉ガスを使用して酸化スケールの生成を減らす必要があります。
炎加熱炉内の炉ガスの性質は、燃焼時に燃料に供給される空気量に依存します。炉内空気過剰率が大きすぎる場合、つまり空気供給量が多すぎる場合、炉ガスは酸化され、金属酸化物スケールが増加します。炉内空気過剰率が0.4の場合、炉ガスは還元され、保護雰囲気を形成し、酸化物スケールの形成を防ぎ、無酸化加熱を実現します。

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3) 加熱温度
加熱温度も鍛造スケール形成の主な要因であり、加熱温度が高いほど酸化が激しくなります。570℃~600℃までは鍛造時の酸化は緩やかですが、700℃から酸化速度が加速し、900℃~950℃では酸化が非常に顕著になります。900℃で酸化速度を1、1000℃で2、1100℃で3.5、1300℃で7とすると、6倍の増加となります。
4) 加熱時間
炉内の酸化性ガス中での鍛造品の加熱時間が長くなるほど、特に高温加熱段階では酸化拡散が大きくなり、酸化スケールがより多く形成されるため、加熱時間はできる限り短縮し、特に高温での加熱時間と保持時間はできる限り短くする必要があります。
また、高温の鍛造ビレットは炉内で酸化されるだけでなく、鍛造工程でもビレット上の酸化スケールが洗浄されますが、ビレット温度がまだ高い場合は2度酸化されますが、ビレット温度の低下とともに酸化速度は徐々に弱まります。


投稿日時: 2021年8月20日

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