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在历史的进程中,古人是怎么样对厚壁管进行热处理的?

返回列表 来源:厚壁钢管 发布日期: 2022.03.30

在历史的进程中,古人是怎么样对厚壁管进行热处理的?

  首先厚壁管化学反应热处理简介:

  厚壁管化学热处理,是把工件放在活性介质中加热,使工件在一定温度下加热,使一种或多种元素渗透到钢表面,利用化学反应,有时还用物理方法同时改变钢件表面的化学成分和组织结构,从而获得优于均质材料的热处理工艺。

  近代离子氮化技术:

  机器部件的故障和损坏主要发生在表面层,特别是在磨损、疲劳、金属腐蚀、氧化等条件下。

  钢构件经过化学热处理后,可视为一种特种复合材料。心部分为原始成分的钢,表层为合金元素渗透材料。心和表面之间是紧密的晶形结合,这比电镀层等表面复层技术得到的心、表部位的结合要好得多。

  离子渗氮炉

  厚壁管化学热处理有很多种方法,通常以渗碳、渗氮、渗硼、渗硫、渗铝、渗铬、渗硅、碳氮化、氧氮化、硫化物、碳氮化、氧氮化、硫氰化、碳氮化、硫氰化和碳,氮、硫、氧、硼、硼、五元共渗、碳、硫、硫、五元共渗、碳、硫、硫、硫、五元共渗、碳、硫、硫、硼五元共渗、碳、硫、硫、五元共渗、碳、氮、氮、硼、硼五元共渗、碳、氮、氮、硼、古老化学热处理:

  传统的化学热处理主要是通过表面渗碳、渗碳增氮、表面氮化等方法来改变设备表面或局部的化学成分和力学性质。

  表面渗碳:

  西汉中叶的刘胜佩剑和错金书刀中碳含量最低的0.05%,至少可以推到汉魏时期。最大值为0.150.4%,表层碳含量为0.6%以上,汉魏时期洛池地区有一把铁镰,刀刃中央珠光体的体积是30%,边缘则是70%。很明显,这种碳分布是由表面渗碳引起的。

  图3错误刀片上高碳、低碳层状组织,夹杂在高碳层。

  通过对刘胜错金书刀的分析,还发现材料加工层间界面的夹杂中含钙、磷、铝含量较高。据称,这很有可能是使用了骨粉催渗剂。若真如此,则说明我国的渗碳技术在汉魏时期已达到较高水平,使用催渗剂提高渗碳效率。

  根据《春秋》中的《吴越族谱》记载,铸剑师干将在剑的时候,遇上“金铁之精不销卖”,于是就把刀子放进炉子里,然后把刀子放到炉子里去,然后再用刀子把刀子放进炉子里。于是就成剑,阳曰干,阴曰莫,阳做龟,阴作漫理。杨宽认为这是一种以海绵铁为原料的固体渗碳材料。

  据所述“三百人鼓鼓鼓装”的情况看,更象一种液体渗碳,可视为剑身之物,在以铁屑及含碳质材料为主的铁屑渗剂中加热,使渗剂中的铁达到一定含碳量后,便形成了“金铁粉”,在这个时候,铁屑、铁屑与含碳物质发生反应而熔化,“湿”是指钢坯没有完全熔化。

  在当时的加热温度限制下,用三百人鼓鼓炭可以使炼钢的炉温达到铁碳合金熔点的下限1148℃,这样就可以使铁碳钢铸坯获得渗碳效果。

  自那以后,《吴越春秋》描写的事件很可能成为液体渗碳的开端。很明显,液态渗碳是当时金属加工技术上的一项突破,无怪乎前人对这一重彩的赞美。但在此之前,工匠采用了一种没有熔融渗碳剂的固体渗碳方法。文件分析认为,干将制剑事件发生于公元前6世纪。

  明宋应星在《天工开物》卷十中曾谈到一种造针的渗碳工艺:先用冷拔法,将“熟铁”剪成针的雏形,再将坯料“入釜慢火炒,炒后将土末入松木、火矢,大豆豉三物(yán)盖,下加火蒸,二、三次,插在它的外面,以试火候。它的外针着手捻成碎,则卜针火候均足,再以开封入水健之”。

  这种“慢火煎煮”的目的主要是消除坯料成型时的内应力。松木火矢是固体渗碳剂的一种,同书中还指出,木为“非闭穴火”所得木材为主要渗透剂;豆豉含碳物为辅助渗入剂,土末为分散剂,对防止碳物质相互粘结、炭黑析出有一定作用。

  宋应星天工开物中抽线琢针图

  松木属、火矢、豆豉为渗碳剂。「下火烧」,即渗碳过程。介绍了一套渗碳工艺操作:渗碳在釜内进行,有消除应力作用,渗碳效果好,有指示针。这种工艺比较成熟。我国民间称之为“焖钢”,到了近代,仍盛行于河南等地。

  宋应星所说的渗碳剂是固体,我国在明清时期还用过膏状的渗碳剂。其过程是,首先将渗碳剂涂在需要处理的地方,然后进入火炉,加热,使碳渗入。

  《实用图篆》卷十五制造类。点铁条上写着:“点铁块,乱发俱锻灰,细研,水调涂刀,烧红,磨之。”这一所谓的“羊角灰”,“乱发灰”都含有碳酸钙,作为渗碳剂,研磨后与水调和成膏状,涂在刀口就可以“入火”加热渗碳。

  清代,陈克恕《篆刻碱度》七“炼刀”条写道:“以酒蟹钳嘴烧灰。还用蟹酒调涂刀口,入火烧红。并用蟹酒淬之。先用火钳把灰浆先烧红。变得愈加坚固。依法炼毕,仍以火烧红寸许,取悬火上,加昂出火。渐退,相其口上色变白,不可亦淬,变之脆。即转黄转青,淬火适度可用。为时已晚,则已过矣”。这是一种渗碳剂,它是一种催渗剂,一种淬火用的蟹酒。全过程分两步进行:一是通过对渗碳淬火反复加热以提高刀刃硬度;二是回火处理,根据回火的颜色判断“适度”火候。

  渗碳增氮:

  表面渗剂一般为部分含碳物,主要是对工件进行渗碳;另外,明清时期,人们又用一种含氮渗剂,也常制成膏状,在渗碳时,可能会有一些氮渗入,即现在所称的碳氮共渗。

  “以菊花钢锻为刀,刀成乃砺,以剑为剑,以剑为剑,剑为剑,剑为剑,剑为剑,剑为剑。以桂(ruó)皮灰、牛角灰、盐、卤砂为原料,每一分、五分、五分。在灯上烧红为度。一法加甘草水,一法加醋,一法加醋。复炼如前。药到病除。炼钢再磨”。这种「炼」就是加热来进行碳、氮共渗。"菊花钢"是有花纹的钢。

  在这种工艺配方中,若皮是禾本科竹的一种皮革,其毛皮和毛皮烧制的灰分中含有一定的碳成分,当然含有氮。然而,绿盐的主要成分是氯化钠,这是渗碳处理中常用的促进剂。绿盐主要用于熔化。因此,它可能属于固液化学热处理。

  该工艺中卤砂是氯化铵的一种天然产品,含氮,主要目的是提供氮气。复炼如前”主要是循环式渗透,根据“烧红为度”,可判定其温度在650℃左右,因此,此工艺极有可能是一种氮碳共渗。

  表面渗氮:

  同时,在对古代文献进行分析时,也发现古人只对含氮物质进行处理。「尝新刀者,以猪的牙齿、发与硝,各烧灰等分,调画刀口,如锯齿,号为马牙钢。它是一种硝酸钾,属于氮源原料。

  《物理小识》卷八“器用类淬刀”条说:“以酱同硝涂刀,锻赤淬火。

  在这种情况下,可主要用作粘合剂,而硝酸钾为主渗剂。当加热时,硝酸钾分解成亚硝酸钾,而亚硝酸钾加热时会使氮原子发生沉淀,所以硝酸钾可以用作氮化钾。用硝酸钾作渗氮剂的渗氮法目前仍有替代氰化盐用于液渗氮。其中,氯胺和硝酸钾的有效作用温度都在700℃以下。如果以卤砂和硝为渗入剂,古人一般不采用700℃以上的处理方法,因此,上述处理可考虑为氮化作用。

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