[科普中國]-氧化皮

氧化皮是鋼鐵在高溫下發(fā)生氧化作用而形成的腐蝕產(chǎn)物，由氧化亞鐵、四氧化三鐵、三氧化二鐵組成。從內(nèi)向外為：氧化亞鐵、四氧化三鐵、三氧化二鐵。其中氧化亞鐵結構疏松，保護作用較弱，而四氧化三鐵、三氧化二鐵結構致密，有較好的保護性。一般減少金屬氧化 的措施是：(1)料溫在1000℃以下時，可 采用氧化性爐氣，以便形成的氧化皮易于清除，而此時溫度不高，氧化尚不激烈；(2) 料溫在1000℃以上時，采用還原性爐氣，這時應減少進入爐內(nèi)的空氣量， 以免氧化皮產(chǎn)生過多。此外，采用快速加 熱、縮短加熱時間和少氧化、無氧化加熱方 法，都是積極減少金屬氧化的措施。

產(chǎn)生原因鋼在加熱時，鐵與氧或鐵與燃料燃燒時 的生成物 （CO2、H2O汽等） 的化學作用， 而形成一層氧化層，稱為氧化皮。在被加熱坯料表面分布 成三層；最內(nèi)層由細小顆粒的FeO組成，占 氧化層全厚的40%； 中間層由粗大顆粒的 Fe3O4組成，占其厚度的50%左右； 最外層 由Fe2O3組成，占10%左右。由于氧化鐵 皮和鋼的膨脹系數(shù)不一致，故疏松而易于脫 落，同時氧化鐵皮的熔點 （1300～1350℃） 較低，致使鋼在高溫下加熱時，氧化鐵皮的 脫落或熔化會暴露出金屬的表面，因而使氧 化繼續(xù)不斷地加速進行。

特性氧化皮質(zhì)脆，沒有延伸性，在機械作用下和熱加工作用下，很容易產(chǎn)生龜裂而脫離。氧化鐵和氧化亞鐵在水作用下生成氫氧化鐵，使得氧化皮膨脹而龜裂，甚至脫落。在原有的氧化皮上，總是存在著深達基體的裂紋，當電解質(zhì)涌進裂紋后，鐵和氧化皮構成原電池。氧化皮是陰極，鐵作為陽極而加速腐蝕，因此氧化皮的面積越大，鋼鐵基體的腐蝕速度越快，腐蝕越嚴重。

危害氧化皮的產(chǎn)生，除 造成鋼材大量損失外，還將引起許多不良后 果，主要有： （1）氧化皮使鍛件表面粗糙。 鍛造時，如果將氧化皮壓入鍛件內(nèi)，嚴重的 會成為廢品； （2）清除氧化皮需要增加一些 額外的輔助工序及設備；（3）氧化皮有較高 的硬度，鍛造時不但增加了變形能量的消 耗，而且會加速鍛模的磨損，降低使用壽 命； （4）氧化皮對耐火磚起化學腐蝕作用， 使加熱爐爐底過早損壞。

氧化皮去除方法1、三酸（硫酸+硝酸+鹽酸）酸洗：三酸酸洗是將三種酸按一定的比例配制而成，是去除不銹鋼氧化皮比較有效的一種酸洗方法。 三酸酸洗方法可以順利去除不銹鋼氧化皮，但缺點是由于酸洗過程中有二氧化氮大量析出，惡化勞動條件，污染了環(huán)境。另外酸洗過程易產(chǎn)生過酸洗現(xiàn)象，所以不提倡廣泛應用這種方法去除供應氧化皮。

2、硝酸+氫氟酸酸洗：該方法是不銹鋼酸洗的較好方法之一。常用配比如下：氫氟酸（HF）4%—6%、 硝酸（HNO3）8%—12% 使用溫度50—600C 酸洗時間要依鋼料表面上氧化皮情況而定：一般為20—40分鐘。操作過程一定要勤翻勤看，防止過酸洗現(xiàn)象。 優(yōu)點是：這種酸洗法酸洗速度快、易操作、質(zhì)量也好，但缺點是：氫氟酸毒性大，需要良好通風條件及廢水處理條件。1

3、堿煮——酸洗復合法，主要是為了克服三酸酰法的弱點。這種復合方法不僅可改善酸洗質(zhì)量，而且金屬消耗也較少。堿煮可以松動氧化皮，然后再用酸洗法去除氧化皮。 堿煮液的成分一般采用氫氧化鈉（NaOH）和硝酸鈉的混合液。堿煮的時間同產(chǎn)品的鋼種、規(guī)格、數(shù)量、氧化皮狀態(tài)等有關。 堿煮后的鋼材應立即浸入水槽中爆去氧化皮，然后再用三酸酸洗法去除氧化皮。特別需要注意的是：堿煮的鋼料應是干燥的、無水的，以避免熱堿液濺傷人。操作過程需謹慎細心，必須多觀察，多記錄表面的變化。達到安全操作的目的。2

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

于仁業(yè) - 高級工程師 - 中航工業(yè)哈爾濱飛機工業(yè)集團有限責任公司