氧化铝和石墨粉在 TiC-钢复合材料的热处理过程中充当双重保护系统，专门用于应对钢在高温下的化学脆弱性。氧化铝作为惰性物理屏障，将样品与氧气隔离，而石墨则产生一种化学环境，防止钢基体中的碳流失。
核心见解：这些粉末的使用解决了钢复合材料在加热过程中面临的两个主要威胁：氧化和脱碳。通过将样品埋在氧化铝中并添加痕量石墨，您可以创建一个受控的“微气候”，即使在管式炉的强烈、均匀的热量作用下，也能稳定材料的表面化学性质。
高温挑战
管式炉用于这些处理，因为它们提供了卓越的热均匀性。圆柱形加热设计确保部件在其整个横截面上均匀加热，通常超过 1000°C (1832°F)。
然而，这种强烈的热量会产生恶劣的化学环境。如果没有保护，钢基体将与周围的大气发生反应，导致表面退化。引入这些粉末是为了中和这些特定的威胁。
氧化铝粉的作用
作为惰性屏障
氧化铝粉用作包埋介质。这意味着在加热过程中，复合材料样品完全埋在粉末中。
隔离氧气
氧化铝的主要功能是物理上将样品与氧气隔离。通过覆盖复合材料，粉末可防止大气中的氧气接触到钢材的热表面。
防止氧化
这种隔离有效地防止了氧化。没有这个屏障，炉内的高温会导致材料表面迅速形成氧化皮，从而损害表面质量。
石墨粉的作用
创造微还原气氛
石墨粉不作为主体介质使用，而是少量添加。其目的是化学改变样品周围的局部环境，创造一种微还原气氛。
防止脱碳
石墨的关键功能是防止脱碳。在高温下，碳倾向于从钢基体中扩散出来，这会削弱材料。
稳定表面化学性质
石墨的存在确保了气氛中的碳势与钢材保持平衡。这维持了材料表面化学成分的稳定性，确保钢材保留其预期的硬度和微观结构。
了解不当保护的风险
在管理此热处理过程时，了解未能正确使用这些耗材的后果至关重要。
氧化铝不足的后果
如果包埋介质太浅或多孔，氧气将渗透到样品表面。这会导致氧化，需要进行剧烈的后处理或导致零件报废。
石墨不足的后果
即使样品免受氧气侵害，但缺乏还原剂（石墨）也会导致表面碳损失。脱碳的表面层将比核心更软，化学性质也不同，从而破坏 TiC-钢复合材料的机械性能。
确保工艺成功
要在管式炉中获得最佳结果，请将耗材的使用与您的特定保护目标保持一致。
- 如果您的主要重点是防止表面氧化皮：确保氧化铝粉床足够深且堆积充分，以完全将零件与气流隔离。
- 如果您的主要重点是保持基体硬度：验证添加石墨粉以维持防止脱碳所需的碳势。
通过平衡氧化铝的物理隔离和石墨的化学保护，您可以使管式炉能够提供精确的热处理，而不会损害材料的化学性质。
摘要表：
| 耗材 | 主要功能 | 保护机制 |
|---|---|---|
| 氧化铝粉 | 物理隔离 | 作为惰性屏障，防止氧气接触和氧化。 |
| 石墨粉 | 化学稳定 | 创造微还原气氛，防止碳损失（脱碳）。 |
| 管式炉 | 均匀加热 | 提供复杂复合材料所需的恒定热分布。 |
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