金属与合金在加热时的物理化学现象

在加热过程中金属表面必定要和周围介质发生作用，例如化学反应。典型的如氧化、脱碳等，还可能发生物理作用，如脱气、合金元素的蒸发等。这些物理、化学作用可直接影响被处理工件的表面状态，从而影响工件的使用性能。

1、金属在加热时的氧化反应及氧化过程

工件在热处理加热时，难免和氧、水以及二氧化碳等气体发生作用，而使表面氧化，并在表面形成氧化皮。这种氧化皮是不希望留存的，它不仅使工件表面变色，失去光泽，而且使机械性能，如弯曲疲劳强度等变坏。为此必须防止氧化现象的发生。

2、钢加热时的脱碳及脱碳过程

(1)钢加热时的脱碳、增碳平衡

钢在加热时不仅表面发生氧化，形成氧化铁，而且钢中的碳也会和气氛作用，使钢的表面失去一部分碳，含碳量降低，这种现象称为脱碳。

钢的脱碳反应都是可逆反应，当反应向右进行时，钢在加热过程中发生脱碳;而当反应条件使反应向左进行时，将发生增碳作用。此时可以根据热力学条件求出反应温度下的反应平衡常数，再与炉气成分的分压比及平衡常数比较，就可判断其是脱碳还是增碳。

(2)炉气的碳势机器测定

为了定量地表示炉气对钢表面增碳或脱碳的能力，引出了碳势的概念。碳势即纯铁在一定温度下于加热炉气中加热时达到既不增碳也不脱碳并与炉气保持平衡时表面的含碳量。它表示炉气对纯铁饱和碳的能力，炉气碳势越高，饱和碳的能力越强。

3、钢加热时的脱碳过程及脱碳层的组织特点

由于钢加热时，若炉气碳势低于钢中含碳量，则钢的表面将发生脱碳。脱碳包括两个过程，第一钢件表面的碳与炉气发生化学反应，形成含碳气体逸出表面，使表面碳浓度降低;第二由于表面碳浓度的降低，工件表面与内部发生浓度差，从而发生的碳向表面扩散的过程。