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耐磨耐熱鋼的基本性能?


    耐磨耐熱鋼鑄件的耐高溫腐蝕性能: 耐磨耐熱鋼經常處于高溫復雜的腐蝕性環境中工作。耐高溫腐蝕是耐磨耐熱鋼的一項很重要的性能要求。高溫腐蝕是材料在高溫下與各類氣體環境發生的反應。主要的高溫氣體腐蝕形式有:高溫氧化、硫化、氮化、碳化等形態。另外還有高溫熔鹽服飾、高溫液態金屬腐蝕等。 抗高溫氧化 金屬和氧的親和力大時,且氧在晶鉻內溶解度達到飽和時,就在金屬表面上形成氮化物。一旦形成了氧化膜,氧化過程的繼續進行將取決于兩個因素:(a)界面反應速度,包括金屬/氧化物界面及氧化物/氣體兩個界面上的反應速度;(b)參加反應的物質通過氧化膜的擴散速度。在一般情況下,當金屬的表面與氧起始反應生產極薄的氧化膜時,界面反應起主導作用,即界面反應是氧化膜生成的控制因素。但隨著氧化膜的生長增后,擴散過程將逐漸起著越來越重要的作用,成為繼續氧化的控制因素。金屬表面形成的氧化膜一般是固態,但是根據氧化膜的性質不同,在較高溫度下,有些金屬的氧化物是液態,有的還是氣態的。 在耐熱鋼中加入鉻、鋁、硅和稀土元素等,與氧形成一層完整致密具有保護性的氧化膜。在金屬表面施加涂層也是提高抗高溫氧化能力的重要方法。如在耐磨耐熱鋼表面滲鋁、滲硅或鉻鋁、鉻硅共滲都有顯著的抗氧化效果。抗高溫硫化 高溫硫化是一種比純氧化更嚴重的高溫腐蝕形態,因為硫化物膜比氧化膜的缺陷濃度大,更容易開裂和剝落,特別是硫化物的熔點低,蒸汽壓高,多數硫化物共晶點低。硫化時,硫的存在形式對高溫硫化速度有影響。氣相的硫可能是以硫蒸汽、二氧化硫、三氧化硫、硫化氫和有機硫化物等形態存在。當硫和氧同時存在時,在金屬表面上常形成氧化物和硫化物的混合銹層產物,這種銹層比在H2S或有機硫以及硫蒸汽中產生的硫化物的保護性好。 由于硫化與氧化相似,因此,氧化的基本理論和紡織氧化的基本措施都適用于硫化。在鋼中加入鉻、鋁、硅等合金元素都可以在一定程度上防止或減緩高溫硫化。抗高溫氮化 氮化與氧化和硫化不同,其產生的失效形式也有所不同。氮化時其最終產物可以全是氮化物層,但該層耐水溶液腐蝕性能很差,或者由于氮擴散到金屬中去而降低金屬的塑性,當在金屬表面不能形成一層連續的氮化物層時,該層很翠。因此,對基本幾乎無任何的保護作用。所以,在金屬表面一旦形成氮化,將顯著地降低金屬材料的綜合性能。 鐵、鉻、鋁、鈦等元素很容易形成氮化物;鎳、銅等元素即使在高溫下也不形成穩定的氮化物。因此,鎳、銅等元素對抑制氮化是有作用的。在混合氣氛中(如含有硫的氣氛),由于鎳易被硫化,因此,鎳也是不能抑制氮化的。但在實際工程中,高鎳鉻的材料仍是抗高溫氮化的上佳材料。材料的預氧化對提高其抗氧化性能有一定作用,對不銹耐熱鋼,效果尤為明顯。 抗高溫碳化高溫碳化是材料暴露于高溫下含碳的氣體或液態環境中由于氣體與材料表面發生高溫反應,吸附在其表面上那一部分碳原子產生的表面增碳現象。金屬表面吸收大量的談,碳連續不斷地滲入金屬內部,當超過了碳在金屬中的溶解度,高溫下降形成許多不穩定的碳化物、析出石墨等,這就大大地降低了材料的耐腐蝕性能和綜合力學性能。特別是不銹鋼和耐磨耐熱鋼,由于碳化,在鋼中出現大量的碳化鉻,從而造成鋼的貧鉻,使耐腐蝕性能及抗高溫氧化性能顯著降低。碳化是一種危害很大的高溫腐蝕形態,但它不像高溫氧化和硫化那樣普遍。 使用高合金的耐熱鋼是解決高溫碳化的重要途徑。在工程中常用25Cr-20Ni鋼和25Cr-35Ni鋼來制造高溫裂解爐的爐管,效果很好。硅是提高鋼抗高溫碳化的有利元素之一,但它在鋼中的含量不宜超過2%。碳化物穩定元素鈮、鈦、鎢等對提高抗高溫碳化性能是有利的。改變氣氛的成分能改變碳化條件,改善高溫碳化的環境。 氫腐蝕是高溫腐蝕形態之一。一般發生在露點以上的高溫高壓氫環境中,如合成氨的生產和石化工業中的加氫裝置等都是在高溫高壓氫環境中進行的。 氫腐蝕是指高溫下鋼中首先發生脫碳現象,即鋼中的碳化物分解,在鋼的表面上形成脫碳層,從而嚴重地降低鋼的力學性能。鋼中碳化物分解形成的碳原子在高溫高壓的氫環境中與氫反應生成甲烷氣體。氫腐蝕是一種不可逆的氫損傷形態.

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