利用中頻加熱爐進(jìn)行少無氧化加熱的工藝解析
通常稱燒損量在0.5%以下的鍛造加熱為少氧化加熱，燒損量在0.1％以下的加熱稱為無氧化加熱。少無氧化加熱除可減少金屬氧化、脫碳外，還可顯著提高鍛件表面質(zhì)量和尺寸精度，減少模具磨損等。
鋼坯在利用中頻加熱爐加熱的過程中，鋼中的金屬元素和爐內(nèi)的氧化性氣氛發(fā)生反應(yīng)并生成氧化鐵皮，氧化過程和脫碳過程是同時進(jìn)行的，它們都和加熱條件（溫度、爐內(nèi)時間，爐內(nèi)氣氛以及坯料的化學(xué)成分）有關(guān)。一般說來，溫度小于750℃時氧化和脫碳都不明顯。溫度越高、爐內(nèi)時間越長，氧化層和脫碳層都增加。
影響金屬氧化的主要因素是：
（1）爐氣性質(zhì)（氧化性爐氣，中性爐氣和還原性爐氣）；
（2）加熱溫度，溫度是影響金屬氧化速度的主要因素。溫度越高，金屬和氣體的原子擴(kuò)散速度越大，氧化越劇烈，生成的氧化皮越厚，在200℃~500℃時，鋼材表面僅能生成很薄的一層氧化膜。當(dāng)溫度升至600℃~700℃時有顯著氧化，生成氧化鐵皮。從850℃~900℃鋼的氧化速度急劇升高。
（3）鋼材在氧化介質(zhì)中加熱時間越長，氧的擴(kuò)散量越大，形成的氧化皮越厚。
在同樣的加熱條件下，低碳鋼燒損量大，高碳鋼燒損量小，這是由于在高碳鋼中反應(yīng)生成了較多CO而降低了氧化鐵的生成量。各種碳鋼的氧化速度都相差不多。耐熱的鉻鋼、鎳鉻鋼、鉻硅鋼等鋼坯加熱時形成一層致密的氧化膜，阻礙了鋼坯的進(jìn)一步氧化。金屬的氧化燒損是非常有害的，氧化皮的存在影響成品的表面質(zhì)量和尺寸精度。
實現(xiàn)少無氧化加熱的方法很多，常用的方法有：快速加熱、介質(zhì)保護(hù)加熱和少無氧化火焰加熱等。感應(yīng)加熱坯料在感應(yīng)電流下的自身發(fā)熱，而火焰爐依靠高爐溫下的傳熱必然氧化脫碳嚴(yán)重，所以在感應(yīng)加熱下是少氧加熱，同時技術(shù)上盡可能快的加熱速度加熱金屬坯料，留存的殘余應(yīng)力和組織應(yīng)力疊加的結(jié)果，不足以引起壞料產(chǎn)生裂紋。小規(guī)格的碳素鋼錠和一般簡單形狀的模鍛用毛坯，均可采用這種方法。由于上述方法加熱速度很快，加熱時間很短，坯料表面形成的氧化層很薄，因此可以實現(xiàn)少氧化的目的；感應(yīng)加熱不只是大大縮短了加熱時間，在減少氧化的同時，還可以明顯降低脫碳程度，這點不同于少無氧化火焰加熱。
感應(yīng)加熱時，鋼材的燒損量約為0.5%，為了達(dá)到無氧化加熱的要求，可在中頻加熱爐內(nèi)通入保護(hù)氣體。保護(hù)氣體有惰性氣體，如氮、氬、氦等，還有還原性氣體，如CO和H2混合氣，它是用保護(hù)氣體發(fā)生裝置專門制備的。這些氣體保護(hù)介質(zhì)通入中頻加熱爐內(nèi)，使?fàn)t內(nèi)呈正壓，防止外界空氣進(jìn)人爐內(nèi)，坯料便能實現(xiàn)少無氧化加熱。也有在感應(yīng)爐的出口端加火封的辦法，阻止空氣的流動，減少氧化的燒損量。世界上一流的發(fā)動機連桿鍛件就是采用火封辦法感應(yīng)加熱制坯。
