إزالة الكربون

عملية إزالة الكربون (أو إزالة الكربون ) هي عملية تقليل محتوى الكربون ، وهي عكس عملية الكربنة .

يُستخدم هذا المصطلح عادةً في علم المعادن، لوصف انخفاض محتوى الكربون في المعادن (وخاصةً الفولاذ ). تحدث عملية إزالة الكربون عند تسخين المعدن إلى درجات حرارة 700  درجة مئوية أو أعلى، حيث يتفاعل الكربون الموجود فيه مع غازات تحتوي على الأكسجين أو الهيدروجين . ^{[ 1 ]} تؤدي إزالة الكربون إلى إزالة أطوار الكربيد الصلبة ، مما ينتج عنه تليين المعدن، وخاصةً على الأسطح الملامسة لغاز إزالة الكربون.

قد تكون عملية إزالة الكربون مفيدة أو ضارة، وذلك بحسب استخدام المعدن. لذا، فهي إما عملية مقصودة ضمن عملية التصنيع، أو نتيجة ثانوية لعملية ما (مثل الدرفلة ) ويجب منعها أو عكسها لاحقًا (مثل عملية الكربنة).

يمكن وصف آلية إزالة الكربون بثلاثة أحداث متميزة: التفاعل على سطح الفولاذ، وانتشار ذرات الكربون بين ذرات الكربون، وذوبان الكربيدات داخل الفولاذ. ^{[ 2 ]}

أكثر ردود الفعل شيوعاً هي:

${\displaystyle {\ce {C + CO2 <=> 2CO}}}$

ويُطلق عليه أيضاً رد فعل بودوارد

${\displaystyle {\ce {C + H2O <=> CO + H2}}}$

${\displaystyle {\ce {C + 2H2 <=> CH4}}}$

التفاعلات الأخرى هي ^{[ 1 ]}

${\displaystyle {\ce {C + 1/2O2 -> CO}}}$

${\displaystyle {\ce {C + O2 -> CO2}}}$

${\displaystyle {\ce {C + FeO -> CO + Fe}}}$

يُعدّ الفولاذ الكهربائي أحد المواد التي تستخدم عملية إزالة الكربون في إنتاجها. ولمنع تفاعل الغازات الجوية مع المعدن نفسه، يُخضع الفولاذ الكهربائي لعملية التلدين في جو من النيتروجين والهيدروجين وبخار الماء ، حيث تُمنع أكسدة الحديد تحديدًا بنسب الهيدروجين وبخار الماء، بحيث تكون المادة المتفاعلة الوحيدة هي الكربون الذي يتأكسد إلى أول أكسيد الكربون (CO). ^{[ 1 ]}

يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ على إضافات قابلة للأكسدة بدرجة عالية، مثل الكروم والموليبدينوم . ولا يمكن إزالة الكربون من هذا النوع من الفولاذ إلا عن طريق تفاعله مع الهيدروجين الجاف، الذي لا يحتوي على الماء، على عكس الهيدروجين الرطب، الذي يُنتج بطريقة تحتوي على بعض الماء ويمكن استخدامه لإزالة الكربون. ^{[ 1 ]}

قد يكون نزع الكربون العرضي ضارًا بخصائص سطح المنتجات (حيث يكون محتوى الكربون مرغوبًا) عند حدوثه أثناء المعالجة الحرارية أو بعد الدرفلة أو التشكيل، لأن المادة تتأثر فقط بعمق معين وفقًا لدرجة الحرارة ومدة التسخين. ^{[ 1 ]} يمكن تجنب ذلك باستخدام جو خامل أو منخفض الضغط ، أو بتطبيق تسخين مقاوم لفترة قصيرة، أو بتقليل مدة تعرض المادة لحرارة عالية، كما هو الحال في فرن ذي عارضة متحركة، أو من خلال الكربنة الترميمية، التي تستخدم جوًا هيدروكربونيًا لنقل الكربون إلى سطح المادة أثناء التلدين. ^{[ 1 ]} كما يمكن إزالة سطح المادة منزوع الكربون عن طريق التجليخ . ^{[ 1 ]}

• تاريخ علم المعادن الحديدية
• صناعة الصلب

• الحماية من إزالة الكربون باستخدام أفران الكريس (مؤرشف بتاريخ 2019-07-02 في أرشيف الإنترنت)