Обезуглероживание (или декарбонизация ) — процесс уменьшения содержания углерода , противоположный науглероживанию .
Этот термин обычно используется в металлургии, описывая уменьшение содержания углерода в металлах (обычно стали ). Обезуглероживание происходит при нагревании металла до температуры 700°С и выше, когда углерод в металле вступает в реакцию с газами, содержащими кислород или водород . [1] Удаление углерода удаляет твердые карбидные фазы, что приводит к размягчению металла, в первую очередь на поверхностях, которые контактируют с обезуглероживающим газом.
Обезуглероживание может быть как полезным, так и вредным, в зависимости от применения металла. Таким образом, это либо то, что может быть сделано намеренно на этапе производственного процесса, либо что-то, что происходит как побочный эффект процесса (например, прокатка ) и должно быть либо предотвращено, либо позже обращено вспять (например, с помощью этапа науглероживания). .
Механизм обезуглероживания можно описать как три отдельных события: реакцию на поверхности стали, межузельную диффузию атомов углерода и растворение карбидов внутри стали. [2]
Наиболее распространенными реакциями являются:
также называется реакцией Будуара
Другие реакции [1]
Электротехническая сталь – это один из материалов, при производстве которого используется обезуглероживание. Чтобы предотвратить реакцию атмосферных газов с самим металлом, электротехническую сталь отжигают в атмосфере азота , водорода и водяного пара , при этом окисление железа специально предотвращается за счет соотношения водорода и водяного пара, так что единственное реагирующее вещество углерод окисляется до угарного газа (СО). [1]
Нержавеющая сталь содержит добавки, которые легко окисляются, такие как хром и молибден . Такие стали можно обезуглероживать только путем реакции с сухим водородом, который не содержит воды, в отличие от влажного водорода, который производится способом, включающим некоторое количество воды, и в противном случае может быть использован для обезуглероживания. [1]
Случайное обезуглероживание может нанести вред поверхностным свойствам изделий (где желательно содержание углерода), если оно проводится во время термообработки или после прокатки или ковки, поскольку материал подвергается воздействию только на определенную глубину в зависимости от температуры и продолжительности нагрева. [1] Этого можно избежать, используя инертную атмосферу или атмосферу с пониженным давлением , кратковременно применяя резистивный нагрев , ограничивая время, в течение которого материал подвергается воздействию высокой температуры, как это делается в печи с шагающими балками, или посредством восстановительной цементации, при которой для переноса углерода на поверхность материала во время отжига используется углеводородная атмосфера. [1] Обезуглероженную поверхность материала также можно удалить шлифованием . [1]
