Металлическая окалина

На поверхности изделий, приобретаемых путем горячей прокатки, находится металлическая окалина. Ее появление вызвано характерностями данного процесса производства. Окалина существенно уменьшает устойчивость к коррозии материала и затрудняет дальнейшую обработку, по этому нужно полное ее убирание.

Процесс образования

Рассматриваемое покрытие продемонстрировано продуктом окисления металла. Его формирование связано с большими температурами и происходит во время обработки металла температурой либо давлением. Прокат во всяком случае покрыт окисным слоем. Он образуется на чистом воздухе в сухих условиях в виде пленок. С самого начала они незаметны даже под микроскопом. Под термическим влиянием толщина окисного слоя увеличивается до заметных размеров. Металлической окалиной называют толстое покрытие, формирующееся при термическом влиянии в условиях открытого воздуха.

Состав формирующих его окисных соединений и структура устанавливается большинством факторов: маркой стали, температурой, условиями среды, режимом термические обработки, наличием и количеством окислителей.

Они предоставлены гематитом, магнетитом, вюститом. Первые два оксида железа отличаются высокой плотностью и соединены переходной структурой. Вюстит наоборот представлен пористым соединением. От вышеназванных оксидов он выделяется большей диффузинной проницаемостью. Вюстит имеет с ними непрочную связь.

Структура металлической оксидной пленки устанавливается окружающими условиями и температурой. Так, в кислородосодержащей обстановке при нагревании более 570 °C и быстром охлаждении сформировывается трехслойное покрытие. Слой находящийся с внешней стороны предоставлен гематитом, следующий – магнетитом и внутренний – вюститом. Как было отмечено, первые два имеют кристаллическую структуру и прочно связаны. Слой находящийся внутри структуры с порами непрочно соприкасается с ними. Это обуславливает небольшое электросопротивление металлической оксидной пленки и не тяжелое ее отслаивание.

Для образования трехслойной окалины на металле нужно соблюдение трех названных условий: большой концентрации кислорода, температуры в 570 °C, быстрого ее снижения. Иначе сформировывается 2-ух- или однослойная металлическая окалина.

Так, при меньшем нагреве слой вюстита выходит тонким. В случае формирования металлической окалины при большой концентрации пара либо окислов углерода при небольшом количестве кислорода и температурах более 1000 °C гематит востанавливается, благодаря чему отсутствует в составе. Аналогичным образом, соотношение слоев напрямую устанавливается температурой. Так, при 700 °C толщина вюстита составляет 100 мкм, тогда как для магнетита и гематита – 10 и 1 мкм исходя из этого. Иначе говоря состав металлической окалины в большей мере зависит от температуры. Так, при 700-900 °C она предоставлена практически на 90% вюститом, приблизительно на 10% магнетитом и менее чем на 1% гематитом. При большем нагреве и избытке кислорода происходит замещение вюстита гематитом.

Во всяком случае формирование слоев металлической окалины происходит постепенно в согласии с их расположением. При охлаждении вюстит утрачивает стойкость и распадается до железа и гематита. Ввиду этого пленка приобретает гематит-магнетитовый состав. При восстановлении гематит и магнетит переходят в железо и воду. Стало быть, в результате выходит прокатная окалина, которая состоит из железа.

Выше приведены главные закономерности и факторы появления металлической окалины. В условиях в промышленности процесс ее образования очень сложен и может происходить много раз.

Методы убирания

Убирание окалины выполняют тремя способами. Механический метод включает следующие варианты: пропускание материала через ряд роликов, обработку дробью и прочими абразивными материалами. Первая технология основывается на деформации металла скручиванием, изгибом, растяжением. Этот способ позволяет убрать немалую часть окалины. Его считают черновой обработкой, и после чистят материал дополнительно. В другом варианте выполняют влияние механики на металлическую окалину железной дробью, песком и прочими абразивными материалами. Напоследок, есть механизированные технологии, связанные с использованием микрорезцовых инструментов, проволочных щеток, наждачных лент и т. д.

Химические методы предполагают обработку деталей в кислотах, солях, щелочах, называемую травлением. При этом важное имеет значение растворимость составляющих металлическую окалину соединений в кислотах. Так, вюстит легко подвергается ему, в отличии от магнетита. Гематит считают нерастворимым. Травление дифференцируют на химическое и электрохимическое. Дальше рассмотрены некоторые варианты.

Травление серной кислотой связано с образованием водорода и проникновением его в металл, что ведет к водородной хрупкости, снижающей механичные параметры и затрудняющей дальнейшую обработку материала. По этому с целью сокращения наводораживания приходится долго держать металл по окончании травления либо обогревать при сушке. Более того чтобы не было разрушения металла кислотой после растворения металлической окалины применяют ингибиторы. Стоит отметить, что в нагретом растворе сталь рушиться быстрее.

Травление соляной кислотой идет по тем же закономерностям. Однако, в отличии от серной, для этого не требуется нагрев. Напротив, при температуре более 40°C выделяются хлороводородные соединения. В процессе травления возникают хлористые соли железа. В общем обработка соляной кислотой, если сравнивать с серной, обеспечивает лучшую чистку при меньшем наводораживании стали.

Электрохимический способ намного повышает скорость металлоочистки от окалины и уменьшает водородную хрупкость, а еще расход раствора. Его дифференцируют на анодный, катодный и смешанный варианты.

Выбор способа чистки устанавливается большинством факторов, посреди которых состав изделия, целевые параметры, дальнейшая обработка и т. д.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.