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15crmo合金管高熱性能情況下的表面變化

作者: 來源: 日期:2020/2/14 11:52:55 人氣:79

15crmo合金管高熱性能情況下的表面變化:15crmo合金管表面轉化膜的質量除了與轉化液的性質有關,還受材料的成分、微觀組織和表面狀態等因素影響。經高能噴丸處理的鋼鐵件表面具有高密度的晶體結構缺陷如:15crmo合金管晶界、位錯等,這種高密度晶體缺陷使鋼鐵件表面的原子化學活性大大升高,并增多原子的擴散通道。經高能噴丸處理獲得的這種高密度晶體結構的特性已被用于一些表面技術中,如縮短滲氮時間、降低滲氮溫度,提高滲氮層的厚度、硬度、耐蝕性等,但是在化學轉化膜中的應用未見報道。本文以15crmo合金管為研究對象,首先采用高能噴丸技術對15CrMo鋼表面進行大塑性變形加工,利用金相分析法及X射線衍射技術分析鋼噴丸前后的組織特征;分別在高能噴丸前后的鋼基體上制備3種典型的化學轉化膜,包括傳統化學磷化、電場加速磷化、常溫發黑氧化,對各種轉化膜的形貌、厚度、耐蝕性等特征進行表征,研究高能噴丸后的組織對化學轉化膜特性的影響規律。15crmo合金管在540℃/3.9 MPa條件下運行3000 h發生高溫蒸汽氧化失效行為。利用X衍射、掃描電鏡和電子探針等對15CrMo鍋爐氧化層形貌和氧化膜成分進行組織結構觀察和分析,結合高溫水蒸氣存在的情況下氧化膜生長理論,分析了這一特定條件下高溫蒸汽氧化層的形成機理及其非正常失效原因。15CrMo鋼在較短的服役過程中珠光體組織球化嚴重,達到4~5級,組織結構的退化導致力學性能嚴重下降同時爐管內壁發生嚴重的內氧化,從而降低管壁的有效厚度造成承壓能力下降。晶界優先腐蝕,靠近晶界的基體組織內部形成大量孔洞,孔洞的形成是因離子擴散優先形成氧化點引起。氧化腐蝕產物分為內外兩層,內氧化層結構疏松,方便了氣體分子和金屬離子的擴散,加劇了高溫氧化的進行。結果表明:經過高能噴丸處理后的15crmo合金管表面鐵索體的晶界變得模糊、難以分辨;珠光體變形流紋清晰,發生彎曲、扭轉、破碎和尺寸細化。高能噴丸處理使15CrMo鋼表面發生顯著的塑形變形,組織發生強烈細化,XRD衍射峰呈現明顯寬化。同時,高能噴丸處理造成15crmo合金管表面粗糙度增加。與普通低碳鋼的磷化工藝,15CrMo低合金鋼表面磷化處理需要提高磷化溫度至75℃,并增加強氧化劑NaClO3含量。



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