目前各國(guó)都在積極研究和開(kāi)發(fā)超超臨界耐熱鋼,,2007年美國(guó)開(kāi)發(fā)出一種可以自發(fā)形成Al2O3保護(hù)膜的奧氏體耐磨板,其以Al2O3為保護(hù)層,,能夠承受650~900℃的高溫,,同時(shí)成本比Ni基高溫合金低。隨后,,2010年國(guó)內(nèi)成功地在傳統(tǒng)奧氏體耐磨板NF709的基礎(chǔ)成分上通過(guò)成分優(yōu)化,,開(kāi)發(fā)出另外一種AFA耐磨板,該鋼在800℃含水蒸汽的條件下能夠生成連續(xù)致密的Al2O3保護(hù)層,。
發(fā)電和艦船工業(yè)中使用的燃?xì)廨啓C(jī)在其高溫工作過(guò)程中,,含硫燃料燃燒和海洋含鹽的環(huán)境會(huì)在其葉片上沉積硫酸鹽,氧和其他腐蝕性氣體同時(shí)作用從而導(dǎo)致葉片加速腐蝕,,發(fā)生磨損現(xiàn)象,。為了使AFA耐腐蝕耐磨板能夠更廣泛應(yīng)用,研究其耐磨性能和機(jī)理顯得尤為必要,,目前關(guān)于這方面的研究較少,。新型AFA耐磨板與鎳基K417高溫合金、316L耐磨板相比,,具有優(yōu)良的抗硫酸鈉熔鹽耐磨性能,。限制S元素在合金內(nèi)的擴(kuò)散有益于提高合金抗耐磨性能。在1273K條件下S在Co內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)只有S在Ni內(nèi)的一半,,說(shuō)明Co對(duì)合金的抗耐磨性能是有益的,。因此,為了更好地提高新型AFA耐磨板的抗耐磨性能,,有必要研究合金元素Co對(duì)其抗耐磨性能的影響,。
某研究機(jī)構(gòu)選用新型AFA耐磨板,其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)為Ni25.00,,Cr18.00,,Al3.00,Mo1.50,,Nb1.50,,Si0.15,C0.08,,B0.01,,P0.04,Hf0.15,,Y0.01,,F(xiàn)e50.56。
合金的熔煉采用非自耗型真空電弧爐,,熔煉前將電弧爐抽真空至5×10-3Pa以下,,充入高純氬氣,并先熔煉高純鈦錠以吸附殘余的O,。由于本合金中元素種類(lèi)多,,并且各元素的熔點(diǎn)、密度,、熱膨脹率等物理性能參數(shù)相差較大,,在熔煉過(guò)程中需先熔煉預(yù)合金:1)將熔點(diǎn)較高的Mo、Nb,、C,、B以及一部分Ni、Fe放在一個(gè)坩堝中,;2)熔點(diǎn)較低的Al,、Si及Cr、Co,、Fe-P及另一部分Ni,、Fe放在另一個(gè)坩堝中,由于Al的沸點(diǎn)較低,,熔煉時(shí)應(yīng)防止過(guò)熱以免Al的燒損,。以上預(yù)合金各熔煉4次,之后合成一個(gè)合金熔煉10次,。將合金熔煉好后鑄造成型,,經(jīng)熱處理、切割加工成試樣后進(jìn)行耐磨試驗(yàn),,結(jié)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(duì)含量,,促進(jìn)合金生成連續(xù)的保護(hù)性氧化膜,,同時(shí)可以增強(qiáng)氧化膜的黏附性和致密性,,推遲氧化膜的破裂時(shí)間,延長(zhǎng)耐磨孕育期,。
(3)Co元素也可以有效延緩S元素在AFA耐磨板中的擴(kuò)散,,降低耐磨過(guò)程中的硫化-氧化速度,,從而提高合金的抗耐磨性能。