去氫處理(hydrogen relief treatment)是指為防止合金中的氫所引起的白點(發裂)缺陷，採用熱處理將氫從鋼材中排除的方法。從鑄件中的氫來源分析，鋼中氫的來源可分為“內含的”和“外來的”兩種，前者是指鋼件在冶煉過程中及隨後的加工製造過程中吸收的氫；後者則是鋼件在服役環境介質中含有的氫。根據鋼種、軋件尺寸和生產條件的不同，去氫處理工藝也互不相同。
基本介紹
- 中文名：去氫處理
- 外文名：To deal with the hydrogen
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
- 作用：防止氫所引起的白點(發裂)缺陷
- 方法：熱處理
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基本信息
當鑄件中氫的含量達到一定值時，其機械性能會嚴重降低,甚至產生氫脆,造成鑄件報廢。
從鑄件中的氫來源分析，鋼中氫的來源可分為“內含的”和“外來的”兩種，前者是指鋼件在冶煉過程中及隨後的加工製造過程中吸收的氫；後者則是鋼件在服役環境介質中含有的氫。由於生產出來的鑄件沒有進行過加工製造，也不存在服役環境介質問題，所以鋼件中氫的來源,只可能由冶煉過程中產生。根據這種情況制定針對不同材質的去氫熱處理工藝。
工藝原理
去氫熱處理工藝原理為:
(1)由於氫是以原子或分子狀態分布在鋼中，只有採用分子熱運動學理論,制定合理升溫、保溫和冷卻方式，方能使鋼中氫向鋼件表面擴散，達到去氫目的。
(2)由於含鉻13%以上的不鏽鋼和鐵素體鋼在升溫到475℃時，伴隨有鋼的強度升高現象，造成鋼件變脆，因此選擇去氫溫度最好高於475℃。
處理工藝
目前鑄造分廠採用的去氫熱處理工藝有兩種，主要針對材質為ZG230 - 450 軸瓦鑄件去氫，另外不鏽鋼熱處理工藝也有很好的去氫效果，也作為本次對比研究的項目。
(1)製備去氫所需要的本體試樣每爐12件，分3個爐號共36件；
(2)製備不鏽鋼梅花試樣每爐2 件，分7個爐號共14件；
(3)用測氫儀對碳鋼不同狀態下的同一爐試樣做殘餘氫含量對比分析，同時做機械性能對比及金相組織對比分析；
(4)對不鏽鋼同一爐梅花試樣只做鑄態和熱處理後兩狀態下殘餘氫含量對比分析。
去氫工藝對比
兩種去氫工藝都能達到去氫的目的，去氫效果630℃工藝優於930℃工藝。去氫後鋼件金相組織對比的結果是630℃工藝優於930℃工藝。去氫後鑄件的機械性能對比是, 630℃工藝與930℃工藝相比，前者使鑄件的強度值和衝擊韌性值得以提高，而其他機械性能指標兩工藝沒有明顯區別。630℃去氫工藝比930℃工藝單爐節約占爐時間74h，單爐燃料費節約5777. 55元，單爐節約天燃氣6348. 96m3。經熱處理後,鋼中殘餘氫有明顯變化,去氫效果佳。
最佳去氫溫度
(1)從去氫效果對比可知，630℃去氫工藝比930℃去氫工藝好。其原因是，930℃去氫時由於採用爐冷，造成冷卻速度太慢，鑄件產生再次吸氫過程較長，從而使去氫效果變差；而630℃去氫時， 採用空冷,冷卻速度快，鑄件產生再次吸氫過程較短，去氫效果好。
(2)從金相組織對比結果分析，630℃去氫後,鋼中組織比930℃去氫後鋼中組織優。原因是930℃去氫時,保溫溫度為930℃，此時鋼中組織為奧氏體，經爐冷後，組織變成鐵素體+珠光體，其中珠光體析出時存在枝晶偏析或網狀分布現象，使最終組織變差；而630℃去氫時，保溫溫度為630℃，此時鋼中組織與常溫下鋼中組織相比沒有變化,都是鐵素體+珠光體，因此不存在組織間轉化問題。另外，經630℃去氫處理後，鋼中組織更加細化，分布均勻。
(3)從機械性能對比結果分析，630℃去氫後的鑄件與930℃去氫後的鑄件相比，其機械性能的強度值和衝擊韌性值都有很大提高，而其他性能沒有明顯區別，原因是630℃去氫後的鋼中組織比930℃去氫後的鋼中組織好。
(4)從經濟效益對比結果可知，630℃去氫工藝與930℃去氫工藝相比，既節約占爐時間又節約燃料費用。原因是930℃去氫工藝保溫溫度比630℃去氫工藝高300℃；冷卻方式930℃去氫工藝為隨爐冷卻，冷卻時間比630℃空冷長一倍多；另外， 930℃去氫工藝全部工藝過程為兩次，造成占爐總時間比630℃去氫工藝多兩倍多。
(5)從不鏽鋼鑄態和熱處理後鑄件殘餘氫對比結果可知，目前針對不鏽鋼鑄件所採用的熱處理工藝，有很強的去氫效果。
原因是該熱處理工藝在對鑄件進行熱處理前，首先採用保溫熱割冒口工藝進行預熱處理，其保溫溫度為630℃，保溫時間7～8h，空冷。另外，在進行熱處理時，還採用兩次600℃回火去應力的工藝方式，因此鑄件經全部熱處理後，鋼中殘餘氫都降到1PPM以內，去氫效果明顯。
總結
無論不鏽鋼和碳鋼，只要升溫到630℃都能夠取得最佳去氫效果。另外，鑄造分廠通過兩種去氫工藝方案的對比研究， 淘汰了930℃去氫工藝，軸瓦全部採用630℃去氫工藝。
