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钢加热到高温时表层中的铁和炉气中的氧化性气体（如O2、CO2、H2O和SO2)发生化学反应，结果使钢料表层变成氧化铁（即氧化皮），这种现象称为氧化。
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金属在加热时，形成氧化皮而造成损失的重量称为烧损量。
钢在加热时其表层的碳和炉气中的某些气体发生化学反应，使钢料表层的含碳量降低，这种现象叫脱碳。金属由于加热温度过高、加热时间过长而引起的晶粒过分长大的现象称为过热。当金属加热到接近其熔化温度（称过烧温度），并在此温度下停留时间过长时，将会出现过烧现象。金属过烧后，其显微组织除晶粒粗大外，晶界发生氧化、熔化，出现氧化物和熔化物，有时出现裂纹，金属表面粗糙，有时呈桔皮状，并出现网状裂纹。
在组织结构方面，大多数金属不但发生组织转变，期其晶粒还会长大，严重时会造成过热、过烧。在力学性能方面，总的趋势是金属塑性提高，变形抗力降低，残余应力逐渐消失，但也可能产生新的内应力，过大时会引起金属开裂。在物理性能方面，金属的导热系数、导温系数、膨胀系数、密度等均随温度的升高而变化。在化学变化方面金属表层与炉气或其他周围介质发生氧化、脱碳、吸氢等化学反应，生成氧化皮、脱碳层。
火焰加热的工作原理是利用燃料燃烧时所产生的热量，通过对流、辐射加热坯料，然后由表面向中心热传导，使整个坯料加热。
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