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船舶排氣歧管00Cr19NbTi不銹鋼的成分設(shè)計(jì)及其組織與性能

發(fā)布人:上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn 更新時(shí)間:2016-01-12
研究了稀土元素對(duì)排氣歧管不銹鋼在連續(xù)氧化環(huán)境下的高溫氧化性能,并探討了其作用機(jī)理,研究結(jié)果可為抗高溫氧化性能的排氣歧管不銹鋼的開發(fā)提供必要的參考。

?隨著近年來船舶工業(yè)的快速發(fā)展,中國船舶業(yè)在全球市場(chǎng)上所占的比重正在逐年上升,中國已經(jīng)成為全球重要的造船中心,而國際制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移是中國船舶制造業(yè)發(fā)展面臨的最大機(jī)遇,但是設(shè)計(jì)能力落后、配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后是制約行業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。其中,船舶排氣系統(tǒng)高溫端由于性能升級(jí)的需要在服役過程中將會(huì)經(jīng)受1050℃的高溫考驗(yàn),出現(xiàn)高溫氧化腐蝕現(xiàn)象,這就要求排氣歧管用不銹鋼具有高溫抗氧化的功能。本工作研究了稀土元素對(duì)排氣歧管不銹鋼在連續(xù)氧化環(huán)境下的高溫氧化性能,并探討了其作用機(jī)理,研究結(jié)果可為抗高溫氧化性能的排氣歧管不銹鋼的開發(fā)提供必要的參考。

以Nb、Ti雙穩(wěn)定不銹鋼00Cr19NbTi為基礎(chǔ),通過添加稀土元素Ce的方法制備了Ce微合金化排氣歧管熱端用不銹鋼,具體化學(xué)成分采用等離子發(fā)射光譜法測(cè)得,見表1。
表1??試驗(yàn)用鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)
序號(hào)
C
Si
Mn
P
S
Cr
Nb
Ti
N
Ce
0.010
0.32
0.35
0.008
0.004
18.14
0.27
0.16
0.006
-
0.009
0.34
0.32
0.007
0.003
18.19
0.27
0.15
0.006
0.06
0.010
0.33
0.33
0.008
0.004
18.19
0.28
0.14
0.003
0.10
?
船舶排氣歧管用鋼采用300kg真空熔煉爐進(jìn)行冶煉,澆鑄溫度為1540℃,鑄錠經(jīng)過切頭、去尾后鍛造成500mm×200mm×60mm扁坯(鍛造加熱溫度為1080℃,始鍛溫度1040℃,終鍛溫度840℃,空冷),隨后進(jìn)行熱軋和退火熱處理,熱軋加熱溫度為1100℃,保溫1h后軋制成4.5mm熱軋板,熱軋退火溫度為1020℃,保溫10min。
金相試樣經(jīng)過打磨和機(jī)械拋光后,在LIM-2000金相圖像分析儀上進(jìn)行金相觀察;在JSM-6010型掃描電鏡下觀察排氣歧管不銹鋼的表面和截面形貌;X射線衍射圖譜分析采用D8?ADVANCE衍射儀進(jìn)行觀察;采用Leco?GDS?850A型輝光光譜儀進(jìn)行氧化膜層元素深度分布的定量測(cè)定。結(jié)果表明:
(1)在排氣歧管用不銹鋼中加入稀土元素Ce可以起到晶粒細(xì)化的作用,且晶粒尺寸隨著Ce元素含量的增加而減小。
(2)稀土Ce的添加可以促進(jìn)合金元素Cr和Mn在不銹鋼表面聚集形成平整、致密的氧化膜層,且稀土Ce含量的增加提高了氧化膜層的平整度,這些富含Cr和Mn的氧化物層可以有效抑制高溫氧化反應(yīng)的發(fā)生。
?(3)稀土Ce微合金化的不銹鋼在980℃高溫不同氧化時(shí)間下的氧化物層的物相穩(wěn)定性表明稀土Ce的添加提高了不銹鋼的抗氧化性能,而未添加Ce的不銹鋼中存在一定含量的Fe的氧化物表明其抗氧化性能較差。

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