合金元素对顶头钢氧化行为的影响

合金元素对顶头钢氧化行为的影响

论文摘要

研究了20Cr2Ni3、30Cr3NiMo2V和H13等3种不同合金元素含量顶头钢在酒精-水滴注气氛下的高温氧化行为。通过调整酒精/水的比例,设计了先氧化后还原的两段式表面处理工艺,获得了外层主要含FeO的两层氧化膜结构。利用SEM、EDS和XRD等研究了氧化膜的形貌、成分和相组成,使用金相显微镜、显微硬度仪等研究了脱碳层的组织和硬度分布。结果表明,外层氧化膜厚度随Cr当量增加而降低,而内层氧化膜厚度基本不变。高温氧化过程中氧化膜内空位聚集成孔洞,其内挥发性的物质及气体集聚导致内压增大,使得外层氧化膜内部呈现向外"凸出"的缝隙。各合金元素在氧化传质过程中的作用不同,在950℃的滴注气氛下,Ni、Mo不具备氧化的热力学条件,而以单质形式存在。C的氧化决定了脱碳层的组织与性能,使得20Cr2Ni3和30Cr3NiMo2V脱碳层的硬度曲线呈"双平台"特征,而H13的硬度先缓慢升高而后快速升高后趋于平缓。最后从工程应用层面给出了顶头材料的选材建议。

论文目录

  • 1 实验方法
  • 2 实验结果
  •   2.1 金相组织与硬度
  •   2.2 氧化膜形貌
  •   2.3 氧化膜成分分布
  •   2.4 外层氧化膜物相分布
  • 3 分析讨论
  •   3.1 氧化及还原反应
  •   3.2 氧化膜形貌特征
  •   3.3 合金元素的传质过程
  •     3.3.1 C的传质过程
  •     3.3.2 Fe的传质过程
  •     3.3.3 Cr、Si、V的传质过程
  •     3.3.4 Ni和Mo的传质过程
  •   3.4 组织与性能
  • 4 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 郑成明,田青超

    关键词: 顶头钢,氧化形貌,脱碳层,动态传质,热力学

    来源: 金属学报 2019年04期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑

    专业: 金属学及金属工艺

    单位: 上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室

    分类号: TG174.4

    页码: 427-435

    总页数: 9

    文件大小: 1542K

    下载量: 97

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