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铁基耐熔锌腐蚀合金综合性能提高的研究

李世杰  
【摘要】:陶瓷锌锅内加热技术具有加热快,效率高,节约能耗,维护方便的优点,内加热管的外套管材料是整个陶瓷内加热的核心技术,要求材料必须同时具有良好的耐熔锌腐蚀性能和相应的力学性能。现在外套管所用的Fe基耐熔锌腐蚀材料存在耐腐蚀性能和机械性能不能同时满足工况条件的矛盾。耐腐蚀性能较好时,材料的机械性能很差,脆性大,容易发生热裂失效。而材料的机械性能很好时,耐腐蚀性能很差。这使得陶瓷锌锅内加热技术的应用和推广受到了极大的限制。本课题针对以上矛盾,进行了全面、深入的研究,使材料的两方面性能都得到了提高,满足了工业应用的要求。 在本课题组前面研究的基础上,我们选择在脆性相对较小,耐腐蚀性能较好的Fe-2.5B材料中添加Si、C、Mn、Mo、W等元素,本着少量多元的原则,减小各种元素的负面作用,提高材料的耐腐蚀性和机械性能。Fe-2.5B材料具有网格状结构,即共晶中的网格状硼化物包围着α-Fe基体,硼化物具有很好的耐锌蚀性能,并且网格对锌与铁的反应物有很好的阻挡作用,但是硼化物的脆性很大,α-Fe的机械性能好耐锌腐蚀能力却不足。因此如何提高α-Fe的耐腐蚀性能并细化材料的网格,是我们解决整个矛盾的关键。Si元素可以很好的固溶在α-Fe中,并且提高α-Fe的耐腐蚀能力。但是Si元素增大α-Fe晶粒,增加材料的脆性,并减少网格的数目。C元素可以很好的解决这一问题,它可以分散硼化物,增加网格的密度。Mn元素对材料的耐腐蚀性能有帮助,不降低材料的网格密度,同时提高材料的力学性能。Mo和W不但可以增加材料中网格的强度,而且在α-Fe中析出针状物,对α-Fe与锌的反应生成物有很好的钉扎作用,阻止铁锌反应物向外漂移,同样也增加了材料的耐腐蚀性能。 经过大量的试验,我们研究的Fe-2.5B-C-0.8Si-0.8Mn-4Mo-W材料具有很好的耐熔锌腐蚀性能,而且力学性能也满足工况应用的要求,目前已经在工业上应用6个多月,能够满足工业应用要求。


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