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船舶排氣歧管00Cr19NbTi不銹鋼的成分設計及其組織與性能

發布人:上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn 更新時間:2016-01-12
研究了稀土元素對排氣歧管不銹鋼在連續氧化環境下的高溫氧化性能,并探討了其作用機理,研究結果可為抗高溫氧化性能的排氣歧管不銹鋼的開發提供必要的參考。

?隨著近年來船舶工業的快速發展,中國船舶業在全球市場上所占的比重正在逐年上升,中國已經成為全球重要的造船中心,而國際制造業的產業轉移是中國船舶制造業發展面臨的最大機遇,但是設計能力落后、配套產業發展滯后是制約行業發展的主要瓶頸。其中,船舶排氣系統高溫端由于性能升級的需要在服役過程中將會經受1050℃的高溫考驗,出現高溫氧化腐蝕現象,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排氣歧管不銹鋼在連續氧化環境下的高溫氧化性能,并探討了其作用機理,研究結果可為抗高溫氧化性能的排氣歧管不銹鋼的開發提供必要的參考。

以Nb、Ti雙穩定不銹鋼00Cr19NbTi為基礎,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,具體化學成分采用等離子發射光譜法測得,見表1。
表1??試驗用鋼的化學成分(質量分數,%)
序號
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真空熔煉爐進行冶煉,澆鑄溫度為1540℃,鑄錠經過切頭、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。
金相試樣經過打磨和機械拋光后,在LIM-2000金相圖像分析儀上進行金相觀察;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衍射儀進行觀察;采用Leco?GDS?850A型輝光光譜儀進行氧化膜層元素深度分布的定量測定。結果表明:
(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的發生。
?(3)稀土Ce微合金化的不銹鋼在980℃高溫不同氧化時間下的氧化物層的物相穩定性表明稀土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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