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耐磨复合钢板氧化层形貌和氧化膜成分分析

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耐磨复合钢板氧化层形貌和氧化膜成分分析

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利用X衍射、扫描电镜和电子探针等对耐磨复合钢板氧化层形貌和氧化膜成分进行组织结构观察和分析,采用SEM、XRD分析氧化表面的形貌、成分和物相,提出了氧化层的形成机理,并研究了耐磨复合钢板中碳化物的变化、组织中主要碳化物的尺寸和所占比例对材料性能的影响进行了研究。

耐磨复合钢板在较短的服役过程中珠光体组织球化严重,长期高温服役的珠光体耐热钢中碳化物的聚集、长大以及碳化物类型的转变是导致材料性能劣化的重要原因,500℃时, 耐磨复合钢板表面氧化物膜不完整,氧化物量几乎为0。耐磨复合钢板铸态枝晶、γ’相形貌及持久性能试样的断口筏排化组织,达到4~5级,组织结构的退化导致力学性能严重下降同时炉管内壁发生严重的内氧化,外层Fe的氧化物的形成,FeCr2O4内层的形成能够有效减缓蒸气氧化进程,温度高于570℃时,氧化物在耐磨复合钢板表面形成完整的覆盖膜,氧化速度仍很缓慢,从而降低管壁的有效厚度造成承压能力下降。随着Re含量的增加,耐磨复合钢板合金的一次枝晶间距减小,同时,随晶粒尺寸的减小耐磨复合钢板的抗蒸气氧化性能提高。氧化动力学曲线均具有抛物线特征,在650℃氧化300 h后,粗晶粒钢的氧化质量增加明显高于细晶粒钢的。

耐磨复合钢板中晶界优先腐蚀,靠近晶界的基体组织内部形成大量孔洞,氧化腐蚀产物分为内外两层,内氧化层结构疏松, γ’相尺寸减小,立方化程度增加,方便了气体分子和金属离子的扩散,加剧了高温氧化的进行。耐磨复合钢板的组织更加细化、完善与稳定,具有最优的综合力学性能。