基于HP40合金的低鎳高鋁爐管材料組織性能研究.pdf

1、本文針對我國乙烯裂解爐管材料應(yīng)用中存在的問題，設(shè)計了在HP40中加鋁代替部分鎳的新型合金。按照設(shè)計的成分，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，當未加鋁時，其金相組織為奧氏體和共晶萊氏體；當加5wt．％Al時，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)棣料啵辉龠M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；當鋁的加入量為5wt．％時，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，當固溶溫度為1180℃時，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；當加鋁為10wt．％時，合金中的析出相為樹枝狀的金屬間相和在枝晶間分布細小的顆粒狀沉淀相。當固溶溫度為1220℃時