問(wèn):不銹鋼網(wǎng)帶之維護、更換頻率太高,原因為何?有何方法可以改善?
答:
一般的網(wǎng)帶在操作6周后,由于氮化及碳化導致帶子開(kāi)始破裂。以傳統314不銹鋼網(wǎng)帶為例,一般常先作調質(zhì)預熱處理,亦即在870℃下于流動(dòng)之空氣中以正常條件操作28小時(shí)后切換至N2-3%H2,然后持溫2小時(shí),接著(zhù)于24小時(shí)內逐步升溫至1120℃并持溫8小時(shí),然后才開(kāi)始燒結零件。此時(shí)氣氛中含有約3ppm之氧,露點(diǎn)約為-55℃。(即含約20ppm之水蒸氣)。但約8周后,帶子即開(kāi)始破裂。此乃因不銹鋼表面之薄氧化鉻層在預熱區是氧化狀態(tài),進(jìn)入高溫區后變成還原性,故表面氧化物被還原,但在進(jìn)入冷卻區后,雖氣氛一樣,但因溫度降低,又變回氧化性,使網(wǎng)帶又再氧化,此氧化、還原循環(huán)將導致材料受損。
此外,不銹鋼在高溫區中因零件中之石墨及潤滑劑會(huì )分解而產(chǎn)生CO,導致滲碳,此CO與不銹鋼網(wǎng)中之Cr反應生成碳化鉻,而氣氛中之氮也會(huì )與鉻反應成氮化鉻,此兩種化合物均為硬脆之化合物,使得不銹鋼網(wǎng)帶壽命縮短。
解決方法如下:若將氣氛的露點(diǎn)調高至34℃,亦即水氣為260ppm,則不銹鋼網(wǎng)帶在高溫區仍可維持輕微之氧化性,表面之氧化物不被還原。此外工件表面也無(wú)脫碳之現象發(fā)生。
除了上述調整氣氛中之水氣也可添加二氧化碳,此二氧化碳會(huì )與氫氣反應成水,此二氧化碳與水均是氧化性氣氛,調整其含量可使不銹鋼網(wǎng)帶維持在輕微之氧化狀態(tài)下,但對工件則仍在還原氣氛下,故仍可將鐵粉表面氧化物還原而提高粉末間之鍵結強度,增進(jìn)工件之機械性質(zhì)。
此外在使用前的調質(zhì)條件也對網(wǎng)帶有影響,若將前述之調質(zhì)條件改為在760℃(原為870℃)下于流動(dòng)空氣中持溫28小時(shí),然后切換至含有260ppm水氣之N2-3%H2,持溫2小時(shí)然后于14小時(shí)內升溫至1120℃,持溫8小時(shí)后才開(kāi)始生產(chǎn)。
此處理由870℃降至760℃,可避免不銹鋼中之鉻與空氣中之氮反應,而升溫至1120℃時(shí)因氣氛中有水氣,可在網(wǎng)帶表面先生成氧化鉻,故可避免鉻與氮反應。此時(shí)網(wǎng)帶壽命比前述最佳狀態(tài)時(shí)又可再延長(cháng)1/3之時(shí)間,亦即為無(wú)調質(zhì)、無(wú)調整氣氛狀況下之2.7倍之使用壽命。此乃因氮化鉻含量較少,晶粒較大,對潛變性質(zhì)有益的緣故。
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