基于HP40合金的低鎳高鋁爐管材料組織性能研究.pdf

1、本文針對(duì)我國(guó)乙烯裂解爐管材料應(yīng)用中存在的問題，設(shè)計(jì)了在HP40中加鋁代替部分鎳的新型合金。按照設(shè)計(jì)的成分，分別在電弧爐和中頻爐中熔煉合金。 本文深入分析了電弧爐和中頻爐中熔煉合金加Al后的組織變化，發(fā)現(xiàn)5wt．％Al代替Ni的HP40鋼中，基體γ-Fe固溶體中有很少量的(Ni，F(xiàn)e)3Al相沉淀出來，其顯微組織與沒加鋁時(shí)相近，即γ相基體和碳化物，大部分合金固溶在γ-Fe中；在加10wt．％Al的鋼中出現(xiàn)了樹枝相(Ni，F(xiàn)e)Al

2、，基體仍然是γ-Fe固溶體；大量的(Ni，F(xiàn)e)Al樹枝相和少量固溶了鋁的σ相在含15 wt．％Al鋼中生成，基體為α-Fe固溶體；而含鋁為20wt．％Al的微觀組織由大量的等軸(Fe，Ni)Al相、α相、σ相和碳化鉻組成。在中頻爐熔煉的合金中，當(dāng)未加鋁時(shí)，其金相組織為奧氏體和共晶萊氏體；當(dāng)加5wt．％Al時(shí)，有少量金屬間相呈顆粒狀分布在碳化物周圍；隨鋁含量增加，合金基體由原來的γ相轉(zhuǎn)變?yōu)棣料?；再進(jìn)一步增加鋁含量，合金中析出越來越多的F

3、eNiAl金屬間化合物相呈羽毛狀分布，合金基體也由原來的γ相轉(zhuǎn)變?yōu)棣料?。與電弧爐熔煉合金的相比，含鋁10wt．％的合金出現(xiàn)了較大的變化，而含鋁為5wt．％的合金變化較小。 研究了兩種不同熔煉條件下合金的高溫抗氧化性能，發(fā)現(xiàn)高溫下在合金表面形成一層致密的氧化膜Al2O3，提高了合金的抗氧化性能；當(dāng)鋁的加入量為5wt．％時(shí)，合金的高溫抗氧化性能最好；合金的氧化膜成分從Cr2O3和尖晶石結(jié)構(gòu)(FeCr2O4、NiFe2O4、NiCrO

4、3)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)锳l2O3。 最后研究了1180℃和1220℃28h高溫時(shí)效下中頻爐熔煉的不同含鋁量合金的顯微組織和力學(xué)性能的變化。結(jié)果表明，當(dāng)固溶溫度為1180℃時(shí)，在含5wt．％Al鋼中可觀察到只有少量顆粒狀的金屬間相從基體中沉淀出；隨鋁含量的增加，在含7.5wt．％Al鋼中有均勻的顆粒狀金屬間化合物從基體中析出；當(dāng)加鋁為10wt．％時(shí)，合金中的析出相為樹枝狀的金屬間相和在枝晶間分布細(xì)小的顆粒狀沉淀相。當(dāng)固溶溫度為1220℃時(shí)