脫碳
關(guān)注創(chuàng)建者：技術(shù)鄰公告 創(chuàng)建時間：2022-12-01
脫碳的視頻教程
基于Cadence高保真CFD方案的先進透平機械設(shè)計
直播內(nèi)容： 透平機械在當(dāng)今的能源轉(zhuǎn)型和脫碳戰(zhàn)略中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。作為綠色能源倡議的一部分，液化氣、沼氣或氫氣等環(huán)保燃料正在取代火力發(fā)電廠使用的化石燃料。 透平機械設(shè)計人員面臨的挑戰(zhàn)是調(diào)整燃燒系統(tǒng)，以適應(yīng)這些新燃料，在保持低排放的同時可靠高效地發(fā)電。 Cadence高保真計算流體動力學(xué)(CFD)模擬在設(shè)計和優(yōu)化下一代高性能、高效和可靠的透平機械中起著關(guān)鍵作用。
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基于DEFORM V11.0 星形套溫擠壓成形工藝分析
溫擠壓成形性能介于冷擠壓和熱擠壓之間，既克服了冷擠壓變形抗力大的難題，又避免了熱加工的過熱、過燒、氧化、脫碳等缺點，所以欲采用溫擠壓先進制造技術(shù)制造星形套。
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脫碳的實例教程
01
前 言
產(chǎn)品脫碳這個現(xiàn)象，相信大家在實際工作中都曾有遇到過。那么，對于脫碳過程的原理，您是否了解得很透徹呢？
本期文章整理了“脫碳”這部分的理論知識，不管熟不熟悉，大家就當(dāng)再溫習(xí)一遍吧~
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02
脫碳層的組織結(jié)構(gòu)
鋼材在脫碳氣氛中加熱時，根據(jù)其脫碳程度可以分為全脫碳層與半脫碳層兩類。
當(dāng)鋼材表面碳被基本燒損，表層呈現(xiàn)全部鐵素體晶粒時，稱為全脫碳層。圖1為共析碳鋼全脫碳層的金相組織。
圖1 共析鋼全脫碳層770℃，125X
半脫碳是指鋼材表面上的碳并未完全燒損，但已使表層含碳量低于鋼材的平均含碳量，如圖2所示。
圖2 共析鋼半脫碳層950℃，125X
脫碳層的測定方法見“GB/T 224—2019鋼的脫碳層深度測定法”中相關(guān)規(guī)定。
圖3 GB/T 224-2019 鋼的脫碳層深度測定法
對于結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼來說，表面脫碳是一種有害缺陷，它不僅使零件機械性能（硬度、強度、耐磨性、疲勞強度等）下降，在使用中發(fā)生早期失效，而且由于脫碳層中存在著很大的殘余拉應(yīng)力，往往是加工過程中造成廢品的主要因素，如表面淬火裂紋，磨削裂紋。僅對于某些硅鋼片、鉻鎳奧氏體不銹鋼等才利用脫碳來改善材料的某些性能。
圖4 沿工件外圓的弧形裂紋
脫碳層的成分、深度及組織形態(tài)，與鋼材的成分、加熱時間、加熱溫度與介質(zhì)條件等有關(guān)。
展開 表面脫碳分為全脫碳和半脫碳，在奧氏體化過程時，全脫碳后零件表面形成鐵素體單相區(qū)，而半脫碳擴散層呈梯度分布，過冷后形成穩(wěn)定的鐵素體和珠光體組織，脫碳越嚴(yán)重，珠光體量越少。
脫碳過程中，氧原子在工件表面聚集，并沿奧氏體晶界向晶內(nèi)擴散，而合金元素則由晶內(nèi)向晶界、由內(nèi)層向表層擴散并與氧結(jié)合形成氧化物，脫碳中氧化物主要分布在晶界上，其含量由表層向內(nèi)層逐漸減少。后續(xù)滲碳淬火、冷卻時由于合金元素貧化，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橥惺象w、貝氏體等非馬氏體，表面無法有效形成馬氏體，這些表面出現(xiàn)的非馬氏體組織在滲碳淬火后表現(xiàn)為硬而脆，容易導(dǎo)致成品零件表面強度不足，從而形成尺寸上的缺失和嚙合間隙過大。
非馬氏體組織是由內(nèi)氧化的貧合金化元素導(dǎo)致而形成。一旦形成此類組織，其后果是降低表面硬度和耐磨性以及疲勞極限，并由晶粒邊界或氧化物的應(yīng)力集中區(qū)域，萌生細微裂紋，并向更深的地方延伸。材料為S-20MnCrSH，化學(xué)成分見表1，產(chǎn)品外形如圖4 所示。
圖4 六七擋結(jié)合齒零件圖形
表1 S-20MnCrSH 化學(xué)成分(wt%)
解決問題的方法及結(jié)果驗證
根據(jù)現(xiàn)場試制中反饋的缺陷，預(yù)處理工藝進行了七個產(chǎn)品工藝試驗。利用增加鍛造溫度和中頻加熱時間的方式，使產(chǎn)品表面脫碳達到上公差0.1mm 左右，觀察熱后理化檢測結(jié)果與毛坯狀態(tài)對應(yīng)情況，溫鍛成坯后對表面脫碳進行檢測，如圖5 所示。
圖5 溫鍛成坯后表面脫碳情況(100×)
因溫鍛+無氧化正火+冷精整工藝特點，產(chǎn)品結(jié)合齒部位精整后不經(jīng)過機加工，所以齒部的表面脫碳尤為關(guān)鍵，檢測部位均為結(jié)合齒齒面，對冷精整后的表面脫碳進行檢測，如圖6 所示。經(jīng)過金屬流動，齒頂和齒面表面脫碳被有效拉長堆積至齒根位置。
展開 脫碳層
脫碳層是指含碳耐火材料在高溫使用中，表層受氧化性介質(zhì)侵蝕，碳被氧化后形成的層帶。脫碳層的氣孔率比原磚顯著增大，故強度降低。含碳耐火材料經(jīng)熔渣侵蝕后，工作面常附有一層渣層，其成分主要由熔渣與被熔渣溶蝕或沖蝕下來的耐火材料構(gòu)成。緊接著附渣層的是熔渣與脫碳后的耐火材料相互作用而形成的反應(yīng)層在反應(yīng)層內(nèi)，相互作用生成的液相形成了連續(xù)簽質(zhì)，耐火材料的晶粒或顆粒一般多呈蝕損狀態(tài)并被這些基質(zhì)所包圍。反應(yīng)層與原磚之間則為脫碳層。脫碳層一般都較薄，反應(yīng)層則較厚些。
# 鋼的脫碳層深度測定
脫碳包含部分脫碳、完全脫碳。完全脫碳指鋼樣表層碳含量水平低于碳在鐵素體中最大溶解度（只在鐵素體中存在)。
有效脫碳層深度：從產(chǎn)品表面到規(guī)定的碳含量或硬度水平的點的距離，規(guī)定的碳含量或硬度水平以不因脫碳而影響使用性能為準(zhǔn)（如產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的碳含量最小值）。
總脫碳層深度：從產(chǎn)品表面到碳含量等于基體碳含量的那一點距離，等于部分脫碳層和完全脫碳層之和。
鐵素體脫碳層深度：表面完全脫碳層的深度。（由顯微組織檢驗確定）測定方法。
通常采用金相法、硬度法、化學(xué)法或光譜分析法。試樣在供貨狀態(tài)下檢驗，不需要進一步熱處理。如經(jīng)有關(guān)各方商定，則要從多方面注意防止碳的分布狀態(tài)和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化。如：采用小試樣、短的奧氏體化時間，中性的保護氣氛。
END
來源：材子筆記
展開 報告還指出，CCUS可以在促進可供整個能源系統(tǒng)使用的低碳氫的生產(chǎn)方面發(fā)揮重要作用，通過兩種關(guān)鍵方式幫助氫燃料生產(chǎn)脫碳：
一是減少現(xiàn)有制氫廠的排放，為現(xiàn)有制氫廠改裝CCUS技術(shù)，使其能夠繼續(xù)可持續(xù)地運行。
從制氫
中捕獲二氧化碳是一種成本相對較低的CCUS應(yīng)用，現(xiàn)有設(shè)施通常集中在沿海工業(yè)區(qū)，具有與其他工業(yè)設(shè)施共享二氧化碳運輸和儲存基礎(chǔ)設(shè)施的潛力。
二是提供一種成本最低的擴大氫氣生產(chǎn)的途徑：
在大多數(shù)地區(qū)，天然氣和煤制氫與CCUS
相結(jié)合比使用可再生能源進行水電解制氫成本更低，在二氧化碳儲存和化石燃料成本都比較低的地方更是如此。
此外，捕集來的二氧化碳還可用于將氫轉(zhuǎn)化為合成碳氫化合物燃料，它們易于儲存、運輸和使用且生命周期二氧化碳排放相對傳
統(tǒng)化石燃料更低。
這種燃料的生產(chǎn)屬于高度能源密集型，在低成本可再生能源和二氧化碳都可用的地區(qū)最經(jīng)濟可行。
目前運營中的最大設(shè)施是位于冰島的GeorgeOlah工廠，該工廠使用可再生電力制氫，每年可將約5600噸二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇。
重塑航運脫碳，CCUS大有可為
如上所述，將CCUS技術(shù)推廣應(yīng)用到船上具有獨特地挑戰(zhàn)，但也為減少交通運輸領(lǐng)域的碳排放提供了巨大的機會。CCUS系統(tǒng)的制造和運營成本可能是在近期和中期部署該技術(shù)的障礙，但是這些挑戰(zhàn)并非無法克服，隨著技術(shù)的改進和運營成本的降低，CCUS有望成為實現(xiàn)航運脫碳的一個有說服力的選擇。除了解決技術(shù)和成本問題外，船載CCUS系統(tǒng)要實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用還需要建設(shè)相應(yīng)的配套措施。
展開 ‘
三、脫碳層(decarbonized zone)是指含碳耐火材料在高溫使用中，表層受氧化性介質(zhì)侵蝕，碳被氧化后形成的層帶。脫碳層的氣孔率比原磚顯著增大，故強度降低。含碳耐火材料經(jīng)熔渣侵蝕后，工作面常附有一層渣層，其成分主要由熔渣與被熔渣溶蝕或沖蝕下來的耐火材料構(gòu)成。緊接著附渣層的是熔渣與脫碳后的耐火材料相互作用而形成的反應(yīng)層在反應(yīng)層內(nèi)，相互作用生成的液相形成了連續(xù)簽質(zhì)，耐火材料的晶粒或顆粒一般多呈蝕損狀態(tài)并被這些基質(zhì)所包圍。反應(yīng)層與原磚之間則為脫碳層。脫碳層一般都較薄，反應(yīng)層則較厚些。
鋼的脫碳層深度測定
脫碳包含部分脫碳、完全脫碳。完全脫碳指鋼樣表層碳含量水平低于碳在鐵素體中最大溶解度（只在鐵素體中存在)。
有效脫碳層深度：從產(chǎn)品表面到規(guī)定的碳含量或硬度水平的點的距離，規(guī)定的碳含量或硬度水平以不因脫碳而影響使用性能為準(zhǔn)（如產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的碳含量最小值）。
總脫碳層深度：從產(chǎn)品表面到碳含量等于基體碳含量的那一點距離，等于部分脫碳層和完全脫碳層之和。
鐵素體脫碳層深度：表面完全脫碳層的深度。（由顯微組織檢驗確定）測定方法。
通常采用金相法、硬度法、化學(xué)法或光譜分析法。試樣在供貨狀態(tài)下檢驗，不需要進一步熱處理。如經(jīng)有關(guān)各方商定，則要從多方面注意防止碳的分布狀態(tài)和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化。如：采用小試樣、短的奧氏體化時間，中性的保護氣氛。
文章來源材料熱處理工程師
展開 
脫碳的最新內(nèi)容
：CO2回收提純設(shè)備、脫碳系統(tǒng)（工業(yè)尾氣處理）、電解制氫耦合碳捕集、(如CO2加氫制甲醇）；</span></p><p><span style="color: rgb(34, 34, 34);">6.智能化與集成服務(wù)：監(jiān)測管理、泄漏預(yù)警、安全監(jiān)測傳感器、數(shù)字化管理平臺（AI 優(yōu)化）、全鏈條服務(wù)、CCUS 工程總承包（EPC）、商業(yè)模式設(shè)計、示范項目運維、碳足跡核算與節(jié)能降碳方案；</span></p
2026第四屆上海國際氫氨醇能源產(chǎn)業(yè)展覽會
時間：2026年4月13-15日
地點：上海新國際博覽中心
展會介紹：
全球脫碳愿景的核心戰(zhàn)場萬億氫能市場的關(guān)鍵入口
氫能憑借零碳排、清潔高效等顯著優(yōu)勢，已成為我國“雙碳”目標(biāo)深度推進下能源低碳轉(zhuǎn)型的核心抓手。
2026第四屆上海國際熱泵應(yīng)用技術(shù)裝備展覽會
時間：2026年4月13-15日
地點：上海新國際博覽中心
展會介紹：
全球能源轉(zhuǎn)型加速推進與“雙碳”戰(zhàn)略縱深發(fā)展的背景下，熱泵技術(shù)作為清潔供熱與工業(yè)脫碳的核心裝備，正迎來前所未有的市場機遇。2026年4月13日至15日，上海新國際博覽中心將迎來一場聚焦綠色能源革命的行業(yè)盛會——2026上海國際熱泵應(yīng)用技術(shù)裝備展覽會。
該技術(shù)已推廣至多個碰撞關(guān)鍵部件研發(fā)中，通過減少材料使用與測試廢料，支持企業(yè)脫碳與可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。
亞軍：Lucid – 面向工程自動化的代理 AI
通過引入 AI 驅(qū)動的自然語言交互功能，實現(xiàn)了 CAD 數(shù)據(jù)檢索、自定義腳本執(zhí)行、分析及報告生成的全流程自動化，無需學(xué)習(xí)各類工具的單獨操作方法。
將Ansys TurboGrid和Ansys CFX集成到Concepts NREC的AxCent用戶界面中
例如，Boiler 2.0的創(chuàng)新制造商AtmosZero致力于為工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用進行蒸汽脫碳。AtmosZero的領(lǐng)先產(chǎn)品是一款模塊化、空氣源、電氣化、零排放的蒸汽鍋爐替代產(chǎn)品，可高效提供高溫、低成本的脫碳蒸汽。
</p><p>繼汽車行業(yè)不斷努力之后，航空領(lǐng)域的公司也將氫燃料和電動電池作為推動脫碳的手段。然而，對于這兩種方案，工程師需要在開發(fā)的早期階段對一系列方案進行評估。</p><p>研究表明，75% 的航空和研發(fā)機構(gòu)表示，數(shù)字孿生可以在產(chǎn)品開發(fā)和運營的早期階段立即增加價值，因為該技術(shù)可以讓工程師批準(zhǔn)設(shè)計過程的幾乎每個階段，減少原型設(shè)計和測試的時間和成本。
直播內(nèi)容：
透平機械在當(dāng)今的能源轉(zhuǎn)型和脫碳戰(zhàn)略中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。作為綠色能源倡議的一部分，液化氣、沼氣或氫氣等環(huán)保燃料正在取代火力發(fā)電廠使用的化石燃料。
透平機械設(shè)計人員面臨的挑戰(zhàn)是調(diào)整燃燒系統(tǒng)，以適應(yīng)這些新燃料，在保持低排放的同時可靠高效地發(fā)電。
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透平機械設(shè)計人員面臨的挑戰(zhàn)是調(diào)整燃燒系統(tǒng)，以適應(yīng)這些新燃料，在保持低排放的同時可靠高效地發(fā)電。
Q的提醒</strong></p><p>所有MIM制品的燒結(jié)都著重在于控制碳含量，尤其是燒結(jié)軟磁磁材料更為重要，維持最低的碳含量甚至必須有氫氣協(xié)助脫脂進行低溫脫碳(<600℃)，這是比較好的選擇。批次式石墨熱場的燒結(jié)爐具有真空脫脂能力，當(dāng)然也可以燒軟磁材料，可以恰當(dāng)?shù)睦梅勰┢鹗佳鹾縼?em>脫碳。
Q 的提醒
所有MIM 制品的燒結(jié)都著重在于控制碳含量，尤其是燒結(jié)軟磁磁材料更為重要，維持最低的碳含量甚至必須有氫氣協(xié)助脫脂進行低溫脫碳(<600℃ )，這是比較好的選擇。批次式石墨熱場的燒結(jié)爐具有真空脫脂能力，當(dāng)然也可以燒軟磁材料，可以恰當(dāng)?shù)睦梅勰┢鹗佳鹾縼?em>脫碳。
