Fe—Cu合金系

另一類具有不同氧化行為的合金，其基體組元比合金元素更活潑，
這類合金的氧化以Fe—Cu合金體系為例予以討論。當(dāng)Fe—Cu合金氧化時
，Cu不參與氧化，而是在金屬一氧化膜界面形成富Cu層。當(dāng)富Cu的金屬
第二相在氧化膜一金屬界面析出時，隨著成膜過程的進行Cu的濃度超過
氧化溫度下在合金中的溶解度，于是Cu的富集過程不斷繼續(xù)。如果氧化
溫度低于Cu的熔點，析出的第二相為固相，由于Fe在Cu中的固溶度低，
因此可作為Fe的擴散障降低合金的氧化速率。

如果氧化溫度高于Cu的熔點，析出的新相是液相，將沿晶界向合金
內(nèi)滲透。含銅的鋼軋制前的預(yù)熱可能發(fā)生這一現(xiàn)象。鋼中可能含有銅雜
質(zhì)，也可利用銅作為提高其耐腐蝕性的合金元素。前一種情況可能來自
煉鐵的礦石所含的微量銅，也可能來自回收的含銅廢鋼，后者則是有意
添加的。軋制含銅鋼時，液相滲透的晶界因無法承受剪切或拉伸應(yīng)力而
開裂，致使鋼坯表面發(fā)生龜裂。結(jié)果，所獲得的扁坯、方坯或錠坯都無
法繼續(xù)加工，必須廢棄或返回進行表面處理。這種現(xiàn)象被稱為“熱脆性
”。其他較不活潑的元素，如sn，As，Bi或sb等，也會導(dǎo)致鋼的熱脆性
。它們和Cu一樣富集，降低第二相熔點。

可以通過幾種途徑來解決熱脆性的問題。首先，監(jiān)測煉鋼爐中添料
的銅含量，如果需要，可以利用鋼水或生鐵稀釋。其次，通過制訂再熱
工藝，使材料在敏感溫度的加熱時間最短。再次，在很高的溫度下Cu的
內(nèi)擴散變得比鋼的氧化迅速，從而降低Cu在表面的富集程度。這種技術(shù)
并不常用，因為材料氧化會導(dǎo)致低的收得率。最后，同樣會產(chǎn)生富集的
Ni可以增加Cu在富集層的溶解度，于是延遲了第二相的析出；或者，析
出相是富Ni的固相。以上所有途徑中，前兩種方法，即在冶煉階段降低
Cu含量以及嚴格控制再熱工藝，通常是最有效也是最經(jīng)濟的方法。

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