鐵(tie)基高溫(wen)合(he)(he)金(jin)是在18-8類型奧氏體不銹鋼(gang)基礎上發(fa)(fa)展起(qi)來的(de)(de)(de)高溫(wen)材料,鋼(gang)中(zhong)通過添加(jia)少量鎢(wu)、鉬、鋁和鈦等合(he)(he)金(jin)元素(su)進行復合(he)(he)固溶(rong)強化(hua)(hua)(hua),使鋼(gang)具有良好的(de)(de)(de)抗氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)性、高的(de)(de)(de)塑性、一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)熱(re)強性和良好的(de)(de)(de)疲勞性能,用(yong)于制(zhi)造(zao)850℃以下工(gong)作的(de)(de)(de)噴氣式(shi)發(fa)(fa)動機(ji)燃(ran)燒室和加(jia)力燃(ran)燒零部件等。高溫(wen)合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)行為、重要活性元素(su)效應的(de)(de)(de)作用(yong)機(ji)制(zhi)及氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)產(chan)物分析技術(shu),是目(mu)前高溫(wen)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)領域(yu)最受重視的(de)(de)(de)研究內容。本文(wen)以典(dian)型的(de)(de)(de)鐵(tie)基高溫(wen)合(he)(he)金(jin)GH1140為例,通過測定其氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)動力學參數,研究其氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)規律(lv),了解氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜的(de)(de)(de)生(sheng)長(chang)和損(sun)毀機(ji)制(zhi)以及探索影響高溫(wen)抗氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)性的(de)(de)(de)因素(su),以達到減少或抑制(zhi)高溫(wen)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)損(sun)失途(tu)徑的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de),對相關(guan)研究具有一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)借鑒(jian)作用(yong)。
實(shi)驗用(yong)料為(wei)(wei)(wei)鐵基(ji)固溶強(qiang)化合(he)金GH1140,其化學成分(質量(liang)(liang)分數,%)為(wei)(wei)(wei):0.08C,21.6Cr,0.44Al,0.91Ti,2.31Mo,37.42Ni,1.63W,余為(wei)(wei)(wei)Fe。生產(chan)工(gong)藝(yi)流程為(wei)(wei)(wei):電弧爐(lu)冶煉+電渣重熔→鍛造(zao)開坯→熱軋開坯→冷軋2mm成品板材。將合(he)金坯料切割成2mm×10mm×20mm試樣,用(yong)金相砂紙打磨至(zhi)600#,用(yong)酒精(jing)、乙醚清理試樣表面油污,干燥后備用(yong)。在(zai)箱式電阻(zu)爐(lu)(控溫(wen)精(jing)度為(wei)(wei)(wei)±10℃)內進行(xing)。出爐(lu)時(shi)快速加蓋,防(fang)止氧(yang)化物崩落。實(shi)驗溫(wen)度分別(bie)為(wei)(wei)(wei)750、800、850、900和950℃,在(zai)氧(yang)化一定時(shi)間(1、3、5、10、25、50、75和100h)后,從(cong)坩堝中取出冷卻(que)至(zhi)室(shi)溫(wen)稱重。將實(shi)驗溫(wen)度為(wei)(wei)(wei)750~950℃的試樣,每個溫(wen)度連續氧(yang)化100h后,測氧(yang)化前后重量(liang)(liang)的變化,求其氧(yang)化速率。
GH1140合(he)(he)金(jin)在(zai)750~900℃恒溫(wen)(wen)靜(jing)態氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)100h后,生成以(yi)(yi)Cr2O3為主的(de)(de)(de)保護性(xing)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)膜(mo),且900℃以(yi)(yi)下(xia)均無氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)脫(tuo)落現(xian)象(xiang)發(fa)生,說明氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)膜(mo)與基(ji)(ji)體的(de)(de)(de)粘(zhan)附性(xing)較好,起到了抑制氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)作用(yong)。GH1140合(he)(he)金(jin)在(zai)750~900℃氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)時氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)動力(li)學遵循拋(pao)物線規(gui)律,合(he)(he)金(jin)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)增重均隨溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)升高而增加,在(zai)950℃氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)時氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)動力(li)學近似遵從直(zhi)線規(gui)律,且有少量氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)膜(mo)剝落。通過抗(kang)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)性(xing)能測試,GH1140合(he)(he)金(jin)在(zai)950℃以(yi)(yi)下(xia)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)速率<0.1(g/m2·h),為完全抗(kang)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)級。GH1140在(zai)800℃發(fa)生內氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)跡象(xiang),且隨溫(wen)(wen)度(du)升高氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)膜(mo)更加不均勻(yun)。GH1140的(de)(de)(de)高溫(wen)(wen)抗(kang)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)性(xing)較鎳基(ji)(ji)、鈷基(ji)(ji)高溫(wen)(wen)合(he)(he)金(jin)要弱,所以(yi)(yi)一般在(zai)850℃以(yi)(yi)下(xia)使用(yong)。
