+7 (343) 319-10-30 Екатеринбург

Что такое окалина

Окалина — слой оксидов, который появляется на горячем металле при контакте с воздухом. Разбираем, из чего он состоит, при каких температурах растёт, какой бывает после прокатки и после термообработки и чем отличается от ржавчины.

Как снимают окалину
Состав на стали
FeO, Fe3O4, Fe2O3
Слоёв на стали
три
Образуется
при нагреве на воздухе
Ржавчина
другое вещество

Окалина простыми словами

Когда раскалённый металл оказывается на воздухе, кислород соединяется с его поверхностью, и образуется слой оксидов. Это и есть окалина. Она тёмная — серо-чёрная, иногда с синеватым оттенком, — твёрдая и хрупкая. Окалина появляется не только на стали: у меди, титана, нержавеющих и жаропрочных сплавов она тоже есть, но состав у неё свой. В этой статье речь об окалине на стали, как о самом частом случае.

Окалина — это и потеря металла: часть его превращается в оксид и уходит с поверхностью. А самое главное для производства: твёрдая хрупкая корка на прутке или проволоке мешает следующим операциям. Она крошится при волочении, изнашивает инструмент, мешает покрытиям и сварке и прячет дефекты от контроля.

Состав и слои окалины

Окалина на стали состоит из трёх оксидов железа, которые лежат слоями: у самого металла — один, снаружи — другой.

СлойОксидЧто известно
Внутренний, у металлавюстит FeOсамый толстый слой; образуется при нагреве выше примерно 570 °C
Средниймагнетит Fe3O4плотный слой, заметно тоньше вюстита
Наружныйгематит Fe2O3самый тонкий слой, богатый кислородом

На легированных и нержавеющих сталях в окалину входят ещё оксиды хрома, никеля и других легирующих. Такая окалина плотнее и прочнее держится на металле. Подробнее — на страницах нержавеющая сталь и никелевые и жаропрочные сплавы.

При какой температуре образуется окалина

Железо начинает окисляться на воздухе уже при нескольких сотнях градусов. Сначала появляются тонкие цветные плёнки — цвета побежалости: от соломенного до синего. Настоящая окалина растёт, когда сталь нагрета выше примерно 570 °C, и чем жарче и дольше выдержка, тем она толще. При температурах горячей прокатки и ковки, порядка 1000–1250 °C, слой растёт быстро. Толщина зависит от температуры, времени нагрева, состава стали и атмосферы в печи.

Прокатная, вкатанная, после термообработки, сварочная

  • Прокатная окалина — образуется при нагреве заготовки и в ходе горячей деформации: прокатки, ковки, выдавливания. На прокатных станах крупные куски окалины сбивают водой под давлением, но тонкий слой остаётся на прутке и катанке.
  • Вкатанная окалина — частицы, которые не успели сбить и которые прокатка вдавила в металл. Они остаются тёмными пятнами и полосами; снять их труднее всего.
  • Окалина после термообработки — отжиг, нормализация и закалка в печи с воздухом оставляют по всей поверхности ровный оксидный слой. Обычно он тоньше прокатного, но покрывает металл целиком.
  • Сварочная окалина — оксидный налёт на шве и рядом с ним, на нержавеющей стали он приобретает цвета побежалости.

Окалина и ржавчина — в чём разница

ПризнакОкалинаРжавчина
Как образуетсяпри нагреве на воздухепри хранении во влажной среде
Составоксиды железа FeO, Fe3O4, Fe2O3гидратированные оксиды железа
Цветсеро-чёрный, синеватыйрыже-бурый
Структураплотная, твёрдая, хрупкаярыхлая, пористая, осыпается
Что дальшепока слой цел, прикрывает металл; в трещинах под ним начинается коррозияржавчина продолжает разъедать металл

На складе окалина и ржавчина часто встречаются вместе: ржавчина появляется на металле в трещинах окалины. Ржавчину снимают отдельно — об этом на странице удаление ржавчины.

Как удаляют окалину

Окалину снимают химически — травлением в кислотах, механически — окалиноломателем, щётками, обдиркой, струйно — дробью или водно-абразивной суспензией, лучом лазера. Какой способ выбрать, зависит от металла, объёма и требований к поверхности. Способы по критериям — в таблице на странице сравнение способов очистки.

Иллюстрация: пачка стального прутка, покрытого тёмной окалиной, до очистки
Иллюстрация: пруток с окалиной до очистки

Установка КС/УГОП снимает окалину водно-абразивной суспензией. Пруток Ø 4–60 мм или проволока Ø 1–17 мм проходит камеру с отсеками очистки, мойки и обдувки со скоростью 5–25 м/мин. На выходе поверхность очищена до Sa3, с шероховатостью Ra ≤ 1,0 мкм; металл не повреждается и не коробится. Кислот в процессе нет, суспензия работает по замкнутому циклу. Подробнее — на странице удаление окалины; прокатная окалина после горячей деформации разобрана на странице очистка горячекатаного проката.

Окалина на каждом прокате немного своя: зависит от марки, нагрева и атмосферы в печи. Чтобы убедиться, что очистка решает вашу задачу, пришлите образцы в пробную очистку: подберём режим и подтвердим качество по результатам опытной обработки.

Смотрите также

Расскажите о вашем прокате

Инженер ответит, подойдёт ли гидроабразивная очистка, и предложит пробную обработку образцов.