Co對新型奧氏體耐磨板耐磨性能的影響

  目前各(ge)國都在積極研(yan)究和(he)開(kai)發超超臨界(jie)耐(nai)熱鋼,2007年美(mei)國開(kai)發出一(yi)種(zhong)可以自發形成(cheng)Al2O3保護膜的(de)奧(ao)氏體耐(nai)磨板,其以Al2O3為保護層(ceng)(ceng),能(neng)夠(gou)承受650~900℃的(de)高(gao)溫,同時成(cheng)本比(bi)Ni基高(gao)溫合金(jin)低。隨后,2010年國內成(cheng)功地在傳(chuan)統(tong)奧(ao)氏體耐(nai)磨板NF709的(de)基礎成(cheng)分上通過成(cheng)分優化,開(kai)發出另外一(yi)種(zhong)AFA耐(nai)磨板,該鋼在800℃含水(shui)蒸汽的(de)條件下能(neng)夠(gou)生成(cheng)連續(xu)致(zhi)密的(de)Al2O3保護層(ceng)(ceng)。

  發電和艦船工業中使用的燃氣輪機在其高溫工作過程中,含硫燃料燃燒和海洋含鹽的環境會在其葉片上沉積硫酸鹽,氧和其他腐蝕性氣體同時作用從而導致葉片加速腐蝕,發生磨損現象。為了使AFA耐腐蝕耐磨板能(neng)夠更(geng)廣泛應用,研究(jiu)其耐(nai)(nai)(nai)磨(mo)(mo)性能(neng)和機(ji)理顯得尤為(wei)必要(yao),目前關(guan)于這方(fang)面的(de)(de)研究(jiu)較少。新型(xing)AFA耐(nai)(nai)(nai)磨(mo)(mo)板(ban)與鎳基K417高(gao)(gao)溫合(he)(he)金、316L耐(nai)(nai)(nai)磨(mo)(mo)板(ban)相比(bi),具(ju)有優(you)良的(de)(de)抗(kang)(kang)硫酸鈉熔鹽耐(nai)(nai)(nai)磨(mo)(mo)性能(neng)。限制S元素在(zai)合(he)(he)金內(nei)的(de)(de)擴散有益(yi)于提高(gao)(gao)合(he)(he)金抗(kang)(kang)耐(nai)(nai)(nai)磨(mo)(mo)性能(neng)。在(zai)1273K條(tiao)件下S在(zai)Co內(nei)的(de)(de)擴散系(xi)數只(zhi)有S在(zai)Ni內(nei)的(de)(de)一半,說明Co對合(he)(he)金的(de)(de)抗(kang)(kang)耐(nai)(nai)(nai)磨(mo)(mo)性能(neng)是有益(yi)的(de)(de)。因此,為(wei)了更(geng)好地提高(gao)(gao)新型(xing)AFA耐(nai)(nai)(nai)磨(mo)(mo)板(ban)的(de)(de)抗(kang)(kang)耐(nai)(nai)(nai)磨(mo)(mo)性能(neng),有必要(yao)研究(jiu)合(he)(he)金元素Co對其抗(kang)(kang)耐(nai)(nai)(nai)磨(mo)(mo)性能(neng)的(de)(de)影響。

  某研究機構選用新型AFA耐磨板,其化(hua)學成(cheng)分(fen)(質量分(fen)數,%)為(wei)Ni25.00,Cr18.00,Al3.00,Mo1.50,Nb1.50,Si0.15,C0.08,B0.01,P0.04,Hf0.15,Y0.01,Fe50.56。

  合(he)金的(de)熔(rong)(rong)(rong)(rong)煉(lian)(lian)采用非(fei)自耗型真空電(dian)弧爐,熔(rong)(rong)(rong)(rong)煉(lian)(lian)前將電(dian)弧爐抽真空至5×10-3Pa以(yi)下,充入高(gao)(gao)純氬氣,并(bing)先熔(rong)(rong)(rong)(rong)煉(lian)(lian)高(gao)(gao)純鈦錠以(yi)吸附殘余(yu)的(de)O。由(you)于本合(he)金中(zhong)元素種類多(duo),并(bing)且各元素的(de)熔(rong)(rong)(rong)(rong)點(dian)(dian)、密度、熱膨脹(zhang)率等物理性能(neng)參數相差較大,在(zai)熔(rong)(rong)(rong)(rong)煉(lian)(lian)過程中(zhong)需(xu)先熔(rong)(rong)(rong)(rong)煉(lian)(lian)預合(he)金:1)將熔(rong)(rong)(rong)(rong)點(dian)(dian)較高(gao)(gao)的(de)Mo、Nb、C、B以(yi)及(ji)一(yi)部分Ni、Fe放在(zai)一(yi)個坩堝(guo)中(zhong);2)熔(rong)(rong)(rong)(rong)點(dian)(dian)較低的(de)Al、Si及(ji)Cr、Co、Fe-P及(ji)另一(yi)部分Ni、Fe放在(zai)另一(yi)個坩堝(guo)中(zhong),由(you)于Al的(de)沸點(dian)(dian)較低,熔(rong)(rong)(rong)(rong)煉(lian)(lian)時應防(fang)止過熱以(yi)免Al的(de)燒損(sun)。以(yi)上(shang)預合(he)金各熔(rong)(rong)(rong)(rong)煉(lian)(lian)4次,之后合(he)成一(yi)個合(he)金熔(rong)(rong)(rong)(rong)煉(lian)(lian)10次。將合(he)金熔(rong)(rong)(rong)(rong)煉(lian)(lian)好(hao)后鑄造成型,經熱處理、切割加工成試(shi)樣(yang)后進(jin)行(xing)耐磨(mo)試(shi)驗,結果表明:

  (1)在新型AFA耐磨板中添加Co元素,能在一定程度上改善其抗硫酸鈉熔鹽耐磨性能。
  (2)Co元素可以增加氧化膜中Cr的相對含量,促進合金生成連續的保護性氧化膜,同時可以增強氧化膜的黏附性和致密性,推遲氧化膜的破裂時間,延長耐磨孕育期。
  (3)Co元素也可以有(you)效延緩S元素在AFA耐(nai)(nai)磨(mo)板中(zhong)的(de)擴散(san),降(jiang)低耐(nai)(nai)磨(mo)過程中(zhong)的(de)硫化(hua)-氧(yang)化(hua)速度,從而提高合金的(de)抗耐(nai)(nai)磨(mo)性能。