ZG40Cr25Ni20Si2耐熱鋼310S鑄件廠

鉻鎳耐熱高溫鋼已形成了 ZG40Cr25Ni20和 ZG30Cr25Ni25 等十餘種鋼號。 ZG40Cr25Ni20 耐熱鋼廣泛應用於輻射管和航天動力等領域。 一方面，隨著裝置工作溫度的升高和服役時間的延長，對奧氏體耐熱鋼的效能要求越來越高，同時，在奧氏體耐熱鋼的服役過程中，長期處於高溫燃燒煙氣中，常常會出現高溫失效現象，因此，研究奧氏體耐熱鋼的高溫失效原因對延長使用壽命具有重要意義。 本研究透過多種實驗手段，分析了 ZG40Cr25Ni20 耐熱鋼燒損原因，為防止 ZG40Cr25Ni20 耐熱鋼的燒損失效，延長使用壽命提供依據。

ZG40Cr25Ni20 高溫輻射管，燃料為天然氣，在使用過程中出現了燒損失效現象，失效最嚴重部位在高溫工作段，如圖 1 所示，圖中箭頭處為取樣點。 分別在輻射管的低溫段、中溫段和高溫段取樣，以及用於對比的未使用的輻射管，實驗用耐熱鋼化學成分見表 1。本研究透過光學顯微鏡（ OM） 觀察組織、 能譜（ EDS）元素分析、X 射線衍射（ XＲD） 相結構和碳化物分析、碳化物溶解高溫顯微鏡原位觀察和熱處理等實驗，分析 ZG40Cr25Ni20 耐 熱 鋼 燒 損 原 因， 為 防 止ZG40Cr25Ni20 耐熱鋼的燒損失效，延長使用壽命提供依據。

對不同溫度工作段試樣析出物顯微硬度進行測量，結果如圖 6。 結果表明，隨著加熱溫度的升高，析出物硬度逐漸增大。 隨著溫度升高，合金元素的擴散能力增強，奧氏體基體中的合金元素 Cr 不斷損失，析出物中固溶合金元素 Cr 的含量不斷增加（ 如圖 4） ，使析出物硬度相應增加。 圖 7 給出了析出物尺寸，原始析出 物的尺寸為 5。 53 μm，隨著溫度增加，析出物尺寸不斷增大到 13。 68 μm。 管內天然氣為含碳氣體，高溫下金屬表面吸收大量的碳，輻射管在使用過程中會發生滲碳現象，活性碳原子不斷滲入，造成材料內 部化學位發生變化，原子需要從化學位高的地方遷移到 化學位低的地方以降低系統自由能，合金元素發生擴散，析出 物尺寸逐漸增大。 由於擴散受溫度影響較大，在低溫段試樣中析出物尺寸為 6。 55 μm，在中溫段溫度下，析出物尺寸明顯長大，達到 10。 80 μm。

在耐熱鋼中，利用Al的加入研發的Fe-Cr-Ni-Al奧氏體-鐵素體雙相鋼，在高溫下合金表面能生成緻密、堅固且不易揮發的AlzO，保護膜，使其具有優良的高溫力學效能和抗氧化效能，如ZG1Cr25Nil0Al3SiRE［6］。

ZG40Cr25Ni20是一種效能優良的耐熱鋼，這類鋼也經常應用在存在磨料磨損的工礦條件下，由於這類鋼中含有較多的Ni，而Ni與Al在定的條件下可以形成高熔點、高硬度的Ni；

Al強化相，從而提高材料的硬度和耐磨性。

目前對加人Al形成金屬間化合物NisAl或NiAl對耐熱鋼組織和效能影響的研究報道較少且不夠系統［1~9］。

因此，本試驗研究不同的Al含量對ZG40Cr25Ni20耐磨性的影響