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合金元素对铁基耐熔锌腐蚀合金性能影响的研究

杜安  
【摘要】: 热浸镀锌是目前钢铁防腐的主要手段之一。鉴于特殊的服役条件,锌液用内加热器的外套管既要具有优异的耐熔锌腐蚀性能,又要求良好的高温力学性能。目前,因为没有适宜材料,使得内加热技术的应用和推广受到了很大的限制。本文从铁硼基金属材料出发,对合金元素对Fe-B基耐熔锌腐蚀合金的影响进行了研究。 在Fe-B基合金的基础上,本文选取了C、Cr、Si、Mn、Nb五种元素,研究了合金元素对铁硼合金组织及性能的影响,利用正交试验对合金成分进行了设计,得出了合金元素较佳含量的配方,并对配方进行了验证性实验。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、力学性能测试等手段对合金的微观组织、断口形貌以及在锌液中的腐蚀界面进行了观察和分析。 添加碳元素后,合金中形成了新相Fe3(C,B),组织细化,合金的腐蚀速率随含碳量增加而减小,耐蚀性明显提高,合金的硬度提高、抗弯强度降低。添加Cr元素后合金的脆性得到改善,Fe2B中的显微裂纹减少。Si元素可提高合金耐液锌腐蚀性,但脆性增大。 通过正交试验直观分析得出,碳元素是对合金性能影响最大的元素。正交试验优化后合金耐蚀性达到最佳值,腐蚀速率为1.0×10-3mm/h。腐蚀界面处产生500μm过渡层,有效阻挡了锌液的腐蚀。 合金的腐蚀机制较优化前发生改变。添加合金元素后,金属间化合物断裂向锌液漂移的现象消失,而是缓慢的扩散溶解腐蚀,提高了合金的耐蚀性。合金元素通过过渡层向锌液中的扩散成为控制锌液腐蚀的主要因素。


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