不同鋼基體熱浸滲鋁層組織及循環(huán)氧化行為的研究.pdf

1、鋼鐵滲鋁是用熱擴散方法在鋼鐵表面獲得鋁鐵合金層的表面保護工藝。鋁鐵合金層具有良好的耐腐蝕性能，特別是在高溫條件下的耐氧化和耐腐蝕性能更為優(yōu)異。Q235鋼滲鋁后雖然也具有較好的高溫抗氧化性，但因為鋼基體高溫強度低而容易變形，以及在高溫下鋁原子向鋼基體擴散較快而導(dǎo)致其使用壽命不夠理想，影響了碳鋼滲鋁的應(yīng)用。針對這一問題，本文選擇Q235、201、Cr14Mo4V、5CrNiMo、H13等五種不同鋼為基體，采用一浴法在750℃×10 min浸

2、鋁及900℃×3 h擴散條件下進行滲鋁，對滲鋁試樣進行800℃×36 d高溫循環(huán)氧化，用金相顯微鏡、掃描電鏡及XRD等觀察了氧化前后滲鋁層組織變化以及滲鋁鋼件的氧化行為，結(jié)果表明:
　　201、Cr14Mo4V、5CrNiMo、Q235、H13滲層組織穩(wěn)定性依次下降，H13鋼在氧化24天最先失效，Q235鋼在氧化30天失效，201、Cr14Mo4V、5CrNiMo在循環(huán)氧化36天依然具有良好的抗氧化性。這說明201、Cr14Mo4

3、V、5CrNiMo基體中的合金元素減緩了Al原子向基體內(nèi)擴散，增加了滲鋁層的使用壽命。
　　循環(huán)氧化過程中，滲層組織發(fā)生了明顯的變化。氧化前滲層中有少量空洞，隨著氧化的進行，空洞聚集長大，形成孔洞或裂紋，次外層與過渡層界面上產(chǎn)生波浪線狀空洞帶，隨著時間的延長，逐漸轉(zhuǎn)變成平直狀缺陷。氧化前滲層外層主要由Fe2Al5相和少量FeAl2、FeAl相組成，過渡層主要由FeAl相和Al在Fe中α固溶體相以及少量Fe3Al相組成。循環(huán)氧化階段

4、，隨著Al原子向基體擴散，外層由Fe2Al5、FeAl2逐漸轉(zhuǎn)變成FeAl相，且厚度降低;過渡層厚度增加且分為兩層，一層由FeAl相，另一層由Al在Fe中α固溶體相組成，兩層界面上分布著Fe3Al相以及Cr、C化合物。循環(huán)氧化前期，5CrNiMo和201剝落失重大于形成氧化膜增重，氧化動力學(xué)曲線下降，Q235、Cr14Mo4V和H13表面脫落少，遵循氧化增重規(guī)律。氧化后期Q235、Cr14Mo4V、201、5CrNiMo氧化動力學(xué)曲線平