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在热镀锌生产线中,锌锅中各部件被腐蚀的情况非常严重。造成镀锌生产线被迫停车一个很重要的原因就是锌液对锌锅中各部件(如轴承)强烈的腐蚀。耐锌腐蚀材料的选材中,316L成为大家比较认可的材料,然而其中含有大量的镍、钼等贵重金属元素,也成为增加镀锌成本的一个重要因素。
本文以316L和纯铁耐液态锌腐蚀性能为参照,在本实验室前期工作的基础上,在一种高锰奥氏体合金中添加不同量的硼,分析硼对材料耐蚀性能的影响。以其中一种含硼高锰奥氏体合金为例,研究热处理工艺对该合金组织和性能的影响。在此基础上研究热处理工艺对不同硼含量的高锰奥氏体耐液态锌腐蚀性能的影响。主要内容包括如下几部分:
1)B1合金铸态组织是奥氏体+晶界网状硼碳化合物,B1合金热处理后选择水冷和空冷两种冷却方式,合金的基体组织都是奥氏体。铸态下合金的冲击韧性为5.40J·cm-2,1150℃热处理后合金的冲击韧性为60.00J·cm-2;伴随热处理温度的升高,合金的断口形貌也逐渐由脆性断裂向韧性断裂发展;
2)B1合金的硬度随热处理温度的升高,先降低后升高;并且对该合金的热处理过程中存在一拐点加热温度。当低于该温度时,与铸态B1合金相比,合金硬度的提高是Fe2B、Cr2B在基体上弥散析出的结果;高于该温度时伴随晶界网状硼碳化物溶解,合金硬度的提高是由于B、Cr等元素固溶到基体中的结果;
3)在168h腐蚀过程中,对316L、纯铁和新合金耐液态锌腐蚀性能比较中,三种合金的耐液态锌腐蚀能力顺序为:新合金>纯铁>316L,高锰奥氏体合金表现出强于316L耐液态锌腐蚀能力;
4)不同热处理状态的B1合金耐液态锌腐蚀性能顺序为:1150℃>1030℃>铸态>980℃;锌原子向基体方向的扩散作用是控制合金腐蚀过程中的关键因素。B1合金经合适的热处理后,合金的耐蚀性得到很大的提高;
5)随着硼含量的降低,含硼高锰奥氏体合金耐液态锌腐蚀能力逐渐降低并且热处理温度对含硼高锰奥氏体合金耐蚀性的影响逐渐降低;在新合金中加入微量硼的基础上,适当降低碳含量有利于合金耐液态锌腐蚀性能的提高。