工業(yè)電爐是一種高溫設(shè)備,它與燃油、煤氣、電能、灰塵等密切聯(lián)系在一起,容易引起火災(zāi)、燒傷、爆炸、中毒、觸電等事故。因此,工業(yè)爐與一般冷加工設(shè)備相比,不安全因素要多得多。一般說(shuō)來(lái),工業(yè)爐操作時(shí)的高溫容易發(fā)生燙傷、灼傷和燒傷;高溫熔鹽和熔融金屬遇到水后會(huì)發(fā)生爆炸;煤氣和可控氣氛是易爆氣體,油路、油箱和油庫(kù)都是易燃易爆設(shè)施,如使用不當(dāng),則將發(fā)生爆炸和中毒事故;電爐的安全保護(hù)裝置失靈,接觸后會(huì)發(fā)生觸電;氰化爐的氰化物有劇毒;硝鹽爐加熱到550℃以上會(huì)產(chǎn)生自燃;硝鹽與木炭、炭黑化合后會(huì)發(fā)生爆炸。
1、脫碳是指金屬在高溫下表層的碳被氧化,使得表層的含碳量較內(nèi)部有明顯降低的現(xiàn)象。脫碳層的深度與鋼的成分、爐氣的成分、溫度和在此溫度下的保溫時(shí)間有關(guān)。采用氧化性氣氛加熱易發(fā)生脫碳,高碳鋼易脫碳,含硅量多的鋼也易脫碳。脫碳使零件的強(qiáng)度和疲勞性能下降,磨損抗力減弱。
2、經(jīng)油爐加熱的鍛件,常常在表面或部分表面發(fā)生增碳現(xiàn)象。有時(shí)增碳層厚度達(dá) 1.5~1.6mm,增碳層的含碳量達(dá)1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))左右,局部點(diǎn)含碳量甚至超過(guò)2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),出現(xiàn)萊氏體組織。這主要是在油爐加熱的情況下,當(dāng)坯料的位置靠近油爐噴嘴或者就在兩個(gè)噴嘴交叉噴射燃油的區(qū)域內(nèi)時(shí),由于油和空氣混合得不太好,因而燃燒不完全,結(jié)果在坯料的表面形成還原性的滲碳?xì)夥眨瑥亩a(chǎn)生表面增碳的效果。增碳使鍛件的機(jī)械加工性能變壞,切削時(shí)易打刀。
3、過(guò)熱是指金屬坯料的加熱溫度過(guò)高,或在規(guī)定的鍛造與熱處理溫度范圍內(nèi)停留時(shí)間太長(zhǎng),或由于熱效應(yīng)使溫升過(guò)高而引起的晶粒粗大現(xiàn)象。碳鋼(亞共析或過(guò)共析鋼)過(guò)熱之后往往出現(xiàn)魏氏組織。馬氏體鋼過(guò)熱之后,往往出現(xiàn)晶內(nèi)織構(gòu),工模具鋼往往以一次碳化物角狀化為特征判定過(guò)熱組織。鈦合金過(guò)熱后,出現(xiàn)明顯的β相晶界和平直細(xì)長(zhǎng)的魏氏組織。合金鋼過(guò)熱后的斷口會(huì)出現(xiàn)石狀斷口或條狀斷口。過(guò)熱組織,由于晶粒粗大,將引起力學(xué)性能降低,尤其是沖擊韌度。一般過(guò)熱的結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)過(guò)正常熱處理(正火、淬火)之后,組織可以改善,性能也隨之恢復(fù),這種過(guò)熱常被稱之為不穩(wěn)定過(guò)熱;而合金結(jié)構(gòu)鋼的嚴(yán)重過(guò)熱經(jīng)一般的正火(包括高溫正火)、退火或淬火處理后,過(guò)熱組織不能完全消除,這種過(guò)熱常被稱之為穩(wěn)定過(guò)熱。
4、過(guò)燒是指金屬坯料的加熱溫度過(guò)高或在高溫加熱區(qū)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng),爐中的氧及其它氧化性氣體滲透到金屬晶粒間的空隙,并與鐵、硫、碳等氧化,形成了易熔的氧化物的共晶體,破壞了晶粒間的聯(lián)系,使材料的塑性急劇降低。過(guò)燒嚴(yán)重的金屬,撤粗時(shí)輕輕一擊就裂,拔長(zhǎng)時(shí)將在過(guò)燒處出現(xiàn)橫向裂紋。過(guò)燒與過(guò)熱沒(méi)有嚴(yán)格的溫度界線。一般以晶粒出現(xiàn)氧化及熔化為特征來(lái)判斷過(guò)燒。對(duì)碳鋼來(lái)說(shuō),過(guò)燒時(shí)晶界熔化、嚴(yán)重氧化工模具鋼(高速鋼、Cr12型鋼等)過(guò)燒時(shí),晶界因熔化而出現(xiàn)魚(yú)骨狀萊氏體。鋁合金過(guò)燒時(shí)出現(xiàn)晶界熔化三角區(qū)和復(fù)熔球等。鍛件過(guò)燒后,往往無(wú)法挽救,只好報(bào)廢。
5、在加熱截面尺寸大的大鋼錠和導(dǎo)熱性差的高合金鋼和高溫合金坯料時(shí),如果低溫階段加熱速度過(guò)快,則坯料因內(nèi)外溫差較大而產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。加之此時(shí)坯料由于溫度低而塑性較差,若熱應(yīng)力的數(shù)值超過(guò)坯料的強(qiáng)度極限,就會(huì)產(chǎn)生由中心向四周呈輻射狀的加熱裂紋,使整個(gè)斷面裂開(kāi)。
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