Строение и количество окалины

26

апреля

Новости
Строение и количество окалины
Строение и количество окалины

Окалина, образующаяся при обычном нагреве, горячем деформировании и охлаждении стального изделия, а также при его термической обработке, представляет собой комплекс химических соединений железа и других элементов с кислородом (оксидов, гидратов, силикатов, сульфидов, карбидов и др.). :

Основными составляющими структуры окалины являются оксиды железа; доля других элементов, а также их более сложных соединений незначительна и зависит главным образом от марки стали и способа ее раскисления.

В начальной стадии окисления металла протекает химическая реакция его с окисляющим газом, при этом на поверхности металла образуется тончайший слой оксидов. Дальнейшее окисление происходит путем реакционной диффузии ионов кислорода и металла навстречу друг другу сквозь непрерывно утолщающийся слой окалины.

В окалине присутствуют также сложные соединения других элементов, которые попадают в сталь при раскислении (например, алюминия, кремния, марганца) или при легировании (например, хрома, марганца, никеля, вольфрама и др.). Эти соединения образуют промежуточный слой, располагающийся между основным металлом и окалиной.

Окалина углеродистой стали, образующаяся при температурах выше 600 °С, состоит из оксидов железа FeO (вюстит), Fe3O4 (магнетит) и Fe2O3 (гематит). Оксиды располагаются слоями в соответствии с уменьшением содержания кислорода в направлении от наружного слоя к внутреннему (рис. 1).

Строение и количество окалины









Вюстит (FeO) —наиболее мягкая и рыхлая составная часть окалины с небольшой абразивностью. Он хорошо растворяется в кислотах и полностью может быть удален механическим путем. Поэтому окалина в виде вюстита предпочтительнее других оксидов.

Магнетит (Fe3O4) обладает значительной абразивностью и почти не растворим в кислотах.

Гематит (Fe2O3) обладает высокой абразивностью и плохо растворяется в кислотах.

При твердости металла по Виккерсу в 140 ед. твердость FeO составляет 270—350, Fe3O4 420—500, Fe2O3 1030 ед.

Следует иметь в виду разницу между окалиной и ржавчиной: первая является комплексом химических соединений железа и других элементов в стали, образующихся при высоких температурах; вторая представляет собой продукт

окисления металла при нормальной температуре в условиях действия на него влаги и загрязненного воздуха.

В составе этого продукта в основном находятся Fe (ОН) коричневого цвета (гидротизированный магнетит Fe3O4), хлориды, сульфаты и другие соединения. Указанные соединения не образуют на поверхности изделия плотной пленки. При слишком долгом хранении металла ржавчина стареет и ее трудно удалить как кислотами, так и механическими способами. Поэтому следует избегать чрез! мерно долгого хранения катанки в условиях сырой и загрязненной атмосферы.

Количество и структура окалины при прокатке катанки зависят от температуры, скорости и способа ее охлаждения.

Выше 950°С и при избытке кислорода медленно охлажденная катанка имеет очень пористую окалину в количестве до 30кг/т, почти целиком состоящую из магнетита и гематита. В случае ускоренного одностадийного охлаждения катанки окалина состоит в основном из FeО в количестве 12—16 кг/т. Регулируемое ускоренное двухстадийное охлаждение снижает количество окалины до 2—4 кг/т. Для уменьшения количества окалины японские фирмы предлагают после водяного охлаждения помещать катанку в камеру с безокислительной атмосферой для проведения второй ступени охлаждения. Катанка с окалиной из вюстита в количестве до 1 кг/т при нанесении подсмазочного слоя непосредственно на окалину может быть протянута без: предварительного ее удаления.

В литературе количество окалины на металле указывают по-разному: килограмм на тонну катанки (кг/т), толщина слоя окалины в миллиметрах (мм), количество окалины в процентах к массе окисленного металла (%), в граммах на квадратный метр поверхности катанки (г/м2).

Для определения количества окалины в разных единицах существуют формулы, в которых плотность окалины принята равной 5,5 г/см3:

Строение и количество окалины








где a — толщина слоя окалины, мм; d — диаметр катанки, мм; P — отношение массы окалины к массе катанки, %, Для пересчета количеств окалины в разных единицах измерения можно пользоваться следующими формулами:

Строение и количество окалины








Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Информация

Комментировать статьи на нашем сайте возможно только в течении 1 дней со дня публикации.