盐浴氮化+氧化和QPQ处理对H13模具钢抗铝液腐蚀性能的影响

H13模具钢作为铝型材的成型模具常被高温铝液腐蚀而失效。研究了盐浴氮化+氧化和QPQ处理工艺对H13模具钢抗铝液腐蚀性能的影响。使用SEM和XRD对比分析处理前后试样的显微组织,使用维氏硬度计分析铝液腐蚀前后渗层的硬度变化。结果表明,两种处理后在试样表面都形成了致密的Fe_(3)O_(4)氧化层和氮化层。经过高温铝液腐蚀后基体和渗氮层的硬度都有一定程度的下降,而渗氮层的硬度(600.9 HV0.1)仍然比基体的硬度(301.8 HV0.1)高1倍左右。腐蚀后,试样表面的致密氧化膜仍然存在,并且铝液失重率下降了90%以上,表明两种表面处理获得的试样的抗铝液腐蚀性能较好。同时,盐浴氮化+氧化工艺对优化H13钢的硬度和抗铝液侵蚀能力更为明显。

Co-Mo-Cr-Si合金组织及其耐铝液腐蚀性能

通过扫描电子显微镜和能谱仪(SEM-EDS)以及X射线衍射仪(XRD)等研究不同含量的Mo、Cr和Si对Co-Mo-Cr-Si合金的组织及其700℃耐铝液腐蚀性能的影响。结果表明:在实验范围内,当w(Si)<2.8%时,基体为FCC-Co;而当w(Si)≥2.8%时,基体转变为HCP-Co。随Mo和Si含量增加,Laves相比例增加。在本工作中CoMo4Cr23.8Si0.6合金耐腐蚀性能最好,但由于是单一的固溶体相,基体很软。具有高硬度的CoMo28.5Cr16.7Six合金随着Si含量的增加,其硬度随之增加,耐腐蚀性也随之提高,腐蚀产物主要是(Co,Mo,Cr)2Al9和(Cr,Mo)7Al45。Mo含量较多时主要生成(Mo,Cr)Al5,Cr元素含量较多时主要生成(Cr,Mo)2Al13。

H13钢耐铝液腐蚀表面处理的研究进展

H13钢具有良好的热强性、红硬性、较高的韧性和抗热疲劳性能,被广泛用于铝合金压铸模及挤压铸模。然而使用中常因H13钢耐铝液腐蚀性能不足,导致模具提前失效,并造成铝液污染。表面处理可显著提高H13钢的耐铝液腐蚀性能。目前对H13钢耐铝液腐蚀表面处理的研究主要集中于化学热处理及表面涂层。通过总结国内外的研究成果,分析了各种化学热处理技术及表面涂层工艺,对其制备、耐铝液腐蚀性能和应用情况等进行了阐述,同时也展望了提升H13钢耐铝液腐蚀性能表面处理的研究趋势。

热浸镀铝和化学氧化处理对Q235铝液腐蚀的影响

采用热浸镀铝、化学氧化处理方法在Q235表面成功制备了连续Al_5Fe_2金属间化合物层,表面包裹连续的氧化铝膜,研究了其在铝液中的腐蚀失重率和腐蚀形貌,并对腐蚀机理进行了分析。结果表明,经氧化处理的样品腐蚀失重率远低于未经过氧化处理的样品,且其腐蚀界面平直,未产生局部剥落;未经过氧化处理的样品腐蚀截面有明显局部剥落,分析形成机制为无氧化膜处优先腐蚀导致的。

添加Ce对Fe-Cr-B合金微观结构及耐铝液腐蚀性能的影响

Fe-Cr-B合金具有优异的耐铝液腐蚀性能,但韧性较差。为了改善Fe-Cr-B合金的韧性,文中研究了添加Ce(质量分数为0~0.92%)对Fe-Cr-B合金微观结构、力学性能及耐750℃熔融铝液腐蚀性能的影响。结果表明:Ce的添加使Fe-Cr-B合金中的硼化物组织由连续的网状、树枝状、长条状结构转变为互连较少的短棒状、块状结构;随着Ce含量的增加,合金的冲击韧性逐渐提高,耐铝液腐蚀性能先提高后下降;分布均匀的短棒状硼化物组织可使Fe-Cr-B合金在提高冲击韧性的同时保持优异的耐铝液腐蚀性能;添加0.59%Ce的Fe-Cr-B合金可获得最佳的综合性能,其冲击韧性比不含Ce的合金提高了187.97%,耐铝液腐蚀性能达到典型模具材料H13钢的5.9倍。

耐铝液腐蚀镍基Al_2O_3复合粉末氩弧堆焊层的性能

在铝制品制备过程中,高温铝液会与模具发生反应,导致模具过早失效,增加了生产成本。为了提高模具耐铝液腐蚀寿命,采用钨极氩弧焊在H13钢表面制备了镍基合金与氧化铝复合粉末堆焊层,通过金相观察、扫描电镜分析、X射线衍射分析等手段研究了高温铝液腐蚀对堆焊试件形貌、相结构的影响。结果表明:镍基合金粉末中加入适量的氧化铝能够提高镍基堆焊层耐铝液腐蚀的能力,但过多的氧化铝对堆焊层的致密性产生不利影响,继而降低了堆焊层的耐铝液腐蚀能力。

碳镍含量对耐铝液腐蚀低合金灰铸铁组织和性能的影响

热电偶保护套管是保证热电偶在高温熔体中正常工作的关键部件。在目前实际应用的热电偶保护套管低合金灰铸铁成分基础上,设计了少碳组、含镍组来研究碳和镍对低合金灰铸铁组织、力学性能及耐铝液腐蚀性的影响。结果表明:低合金灰铸铁在减少碳含量后,珠光体、碳化物数量增加,石墨、铁素体和共晶团含量减少,力学性能提高,耐铝液腐蚀性降低;添加镍后,珠光体、共晶团及石墨组织含量增加,碳化物数量变化不大,力学性能变化不明显,而耐铝液腐蚀性提高;在铝液对低合金灰铸铁的腐蚀过程中,基体和铝液间形成由FeAl_3相和Fe_2Al_5相组成的合金层。

一种抗铝液腐蚀的合金铸铁及其机制的研究

研究了合金铸铁和灰铸铁在铝液中的腐蚀行为。结果表明,在合金铸铁表面形成Fe_3Si 型的连续膜,能有效地降低腐蚀速度。此外,改善石墨的尺寸、形状和分布也可减轻腐蚀。

石墨形态对铸铁在铝液中耐腐蚀性的影响

运用微观分析和失重法研究了球墨铸铁和耐铝液腐蚀铸铁在铝液中的耐腐蚀机理。试验结果表明,铸铁在铝液中的腐蚀是由于铝原子在铸铁基体中扩散并形成铁铝金属间化合物,进而剥落溶解,造成铸铁的腐蚀。其中,石墨形态是铸铁腐蚀性能优劣的关键因素,交织成网状结构的片状石墨对铝原子的扩散有最强的阻碍作用,在铸铁表面形成的石墨、碳化物和Fe-Al金属间化合物界面提高了铸铁的耐腐蚀性能。

不同表面处理的H13钢耐铝液腐蚀的对比分析

H13钢试样经真空热处理后,分别对其进行渗氮和碳氮硫共渗处理,然后浸入700℃高温熔融铝液中进行腐蚀试验,并对腐蚀前后试样的截面组织形貌、质量损失及相成分进行了详细分析。结果表明:渗氮试样与碳氮硫共渗试样的渗层界面结合方式相似,渗层光滑致密,与基体分界较为平整。碳氮硫共渗试样的表面化合物区存在Fe_(3)N、Fe_(2)N、FeS、Fe_(3)C相,其中FeS相是典型的密排六方晶体结构,且硬度较高;渗氮试样表面化合物区存在Fe_(3)N、Fe_(2)N相,渗层的表面硬度高于碳氮硫共渗试样。在相同的腐蚀条件下,真空热处理试样的质量损失为7.5 g,质量损失率为21.1%,渗氮试样的质量损失为4.1 g,质量损失率为11.2%,碳氮硫共渗试样的质量损失为0.8 g,质量损失率为2.2%。试样中的铁铝化合物呈锯齿状嵌入基体,厚度分别为184.75、88.56和35.88μm;经铝液腐蚀后的主要化合物均为Fe_(2)Al_(5),其中碳氮硫共渗试样由于S、C的加入,可与H13钢基体形成FeS和Fe_(3)C,表现出最佳的耐高温铝液腐蚀性能。

高温铝液中TiAlN硬镀层失效机理研究

利用非平衡磁控溅射法在H13钢表面制备TiAlN镀层,将其在740℃的铝液中静态腐蚀4 h,研究镀层在铝液中的失效机理。用场发射扫描电子显微镜对失效部位进行形貌观察及能谱分析。结果表明:引起镀层失效主要是由于铝液通过镀层边界区或镀层缺陷处侵入镀层与基体的界面,且与基体材料发生了反应腐蚀,最终引起镀层的剥落而失效。镀层失效过程可分为铝液渗入阶段,缓慢腐蚀阶段,快速腐蚀阶段,镀层断裂剥落阶段这四个阶段。

Si、Sn、Mg对Q235钢在铝浴中腐蚀行为的影响

为降低钢在铝液中的腐蚀,通过对比纯铝、Al-Si、Al-Sn、Al-Mg铝合金熔体静态腐蚀作用下Q235钢/熔体界面的结构、形貌和腐蚀速率,研究了Si、Sn、Mg元素对Q235在铝合金熔体中静态腐蚀的影响。结果表明:Q235在不同铝合金熔体中均发生腐蚀,表面均形成Fe_2Al_5金属间化合物层,在铝液中添加Si可以使形成的Fe_2Al_5层由舌状转变为平板状,减小Fe_2Al_5层厚度,并显著减缓腐蚀速率;添加Sn和Mg不改变Fe_2Al_5层的形态和厚度,减缓腐蚀速率效果不如Si显著;Si、Sn、Mg不改变Fe_2Al_5择优生长的特点;Si降低腐蚀速率的机制是阻塞Fe_2Al_5空位孔道抑制原子扩散;Sn、Mg降低腐蚀速率的机制是占位阻隔减缓扩散速率。

赤泥在防液态铝侵蚀涂层中的应用

为解决工业废料赤泥的回收利用,以赤泥为主要成分,根据惰性熔膜屏蔽保护机理,以各种氧化物在釉质层中所起的作用为依据,通过大量的筛选实验,选择合理的涂层成分与配比,研制出了一种新型的防液态铝侵蚀的赤泥涂料。通过腐蚀后基体的金相组织图与EDS成分分析、氧化失重对比分析和X射线衍射分析等手段,将所研发涂料与市面上已经投产使用的涂料作对比,发现所研发的涂料具有更好的防护性、稳定性和耐热性,并且原材料都是生活和工业中的废料,实现资源二次开发利用。

陶瓷管耐铝水腐蚀性能研究

本文选择铝粉与氧化铁作为铝热反应原料制备陶瓷内衬复合钢管。并对钢基体以及陶瓷管进行铝液腐蚀试验研究，结果证明对钢表面陶瓷化处理能够显著提高其耐铝液腐蚀性能。试验结果为延长电解铝工业装备寿命提供了重要的指导作用。

铝铸造工器具表面涂层技术应用研究与开发

对耐铝液热腐蚀涂料进行了研究,主要包括钢铁耐铝液热腐蚀涂料的配方及性能优化,并对涂层各方面性能进行了测试。研究结果表明:按照氧化硅∶氧化铝∶氟化钙∶硼砂为5∶2∶1∶3、氧化钴和CMC的质数分数分别为0.5%和0.3%的配方制备的水性涂料,具有常温与高温强度高、与钢件表面附着牢固、抗热冲击性能优良、不粘铝液熔渣、涂覆简便易行等优点,可有效地防止高温铝液对铁质基体的腐蚀。

Mo含量对自熔性铁基合金组织性能的影响

为提高镀铝锌板生产机组316L沉没辊的耐高温磨损–腐蚀性能,采用激光熔覆技术在316L基体表面制备Fe60涂层和4种含Mo(质量分数为2.5%,5.0%,7.5%,10.0%)的Fe60复合涂层,对不同涂层的物相、微观组织、力学性能、摩擦性能和腐蚀性能进行表征,探究Mo含量对Fe60涂层组织和性能的影响。结果表明:含Mo涂层析出硬质相Fe_(9.7)Mo_(0.3),Mo对Fe60涂层晶粒度和组织缺陷均有影响,随Mo含量的增加,涂层晶粒度和组织缺陷数均先减后增,w(Mo)=5.0%涂层晶粒度最小、组织无缺陷;与Fe60涂层相比,含Mo涂层硬度降低,而耐磨性均有提升,随Mo含量的增加,涂层耐磨性能先增后减,w(Mo)=5.0%涂层磨损失重最低;与Fe60涂层相比,含Mo涂层耐高温铝锌液腐蚀性能均有提升,随Mo含量的增加,涂层腐蚀速率下降,但Mo质量分数超过5%时,涂层腐蚀面存在局部断裂,实际耐腐蚀性能下降。

曲轴模具的表面处理与耐蚀性能研究

采用多弧离子镀方法在曲轴模具4Cr5MoVSi1热作模具钢表面制备了Ti/CrN和Ti/TiN/Cr镀层,对比分析了两种镀层的物相组成、显微形貌和抗铝液腐蚀能力。结果表明,Ti/CrN镀层主要由Ti和CrN相组成,而Ti/TiN/Cr镀层主要由Ti、TiN和CrN相组成,两种镀层的表面形貌相似,都可见亮白色颗粒以及少量显微凹坑;Ti/CrN和Ti/TiN/Cr镀层的平均显微硬度分别为27.74和30.72 GPa,分别为基体的5.44和6.02倍;随着腐蚀时间延长,曲轴模具基体的铝液腐蚀深度逐渐增加,在腐蚀时间为120 min时达到0.18 mm,而在腐蚀时间120 min内,两种镀层都表现出了良好的抵御高温铝液腐蚀的能力,镀层表面未见明显腐蚀,镀层内部未见鼓起或者界面裂纹等缺陷存在。