3cr13钢与其表面渗铝层的冲蚀行为-研究

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1、江苏大学硕士学位论文摘要冲蚀是水工机械常见的一种失效形式，提高钢的耐冲蚀性能具有重要的工程应用价值和理论意义。本文以3Crl3钢为对象，研究了显微组织对冲蚀行为的影响，并采用热浸镀铝技术在钢表面制备Fe．舢金属间化合物复合涂层，利用扫描电镜(SEM)、X．ray衍射仪(XRD)并'tl冲蚀磨损试验机研究了合金层的微观形貌、相组成及冲蚀性能，并初步探讨了冲蚀机理。实验结果表明，3Crl3钢三种回火组织冲蚀率峰值均出现在450冲角处，表现为典型的塑性材料冲蚀特征。三种回火组织冲蚀率均随冲速的增大而增加。200"C和500℃回火组织具有较佳韵冲蚀性能，750℃回火组织抗冲蚀性

2、能最差。冲角是影响材料冲蚀机理的关键因素之一，低攻角冲蚀时，主要是粒子的微切削或犁削作用造成材料破坏；高攻角下，脆性剥落和疲劳破坏成为材料主要的冲蚀机制。3Crl3钢经热浸镀铝后进行扩散处理，合金层厚度随温度(600．800'c)的升高明显增加，超过800℃时，合金层厚度开始减小。扩散温度对合金层的微观组织和物相有显著影响。600℃扩散的合金层与基体界面平直，界面附近分布有大量的空洞，靠近表面处裂纹较多，合金层由脆性相Fe2舢5组成；700℃扩散界面呈没有规则的波浪形，空洞开始向表面迁移，合金层主要由Fe2舢5相组成；800℃扩散时，合金层厚度达到最大，层内空洞较大，F

3、e2A15为主且出现FeAl；当扩散温度升高到900℃时，合金层内无裂纹、空洞，与基体结合良好，合金层为Fe～、Q．Fe(m)和少量的Fe3AI。900"C扩散的合金层质量最佳，冲蚀率明显下降，且表现为典型的塑性材料冲蚀特征。关键词：不锈钢；冲蚀磨损；微观组织；热浸镀铝；扩散；金属间化合物3Crl3钢及其表面渗铝层的冲蚀行为研究AbstractErosionisacommonfailurepatterninwaterconservancyproject．Elevationoferosionresistanceofsteelsisofallimportantenginee

4、ringapplicationvalueandtheoreticsignificance．Theinfluenceofmicrostructuresonerosionbehaviorof3Crl3steelwasstudied，thenthehot-dipaluminizingtechniquewasusedtofabricateFe—Alintermetalliclayeronthesteel．ThemorphologyandphasewereanalyzedbySEMandXRD，anderosionresistanceofthesteelandFe-AIinter

5、metalliclayerweretestedbyanerosionweartester．Theerosionmechanismswerealsoinvestigated．Resultsshowedthatthemaximumerosionratesofthreemicrostructureswereallobservedat45。，andtypicalcharacteristicsforductilematerialrepresented．Theirerosionratesincreasedwithimpactspeed．Thesteeltemperedat200"C

6、and500"Cexhibitedbettererosionresistancethanwhichtemperedat750"C．Impactangleisoneofthekeyfactorsaffectingerosionmechanism．Themainerosionmechanismswerecharacterizedbymicro—cuttingatlowimpingingangles，andbrittledelaminationandfatiguefractureathi【ghimpingingangles．Diffusiontreatmentwasperfo

7、rmedafterthesteelwashot—dipaluminized．Thethicknessofdiffusionlayerincreasedsubstantiallywithdiffusiontemperature，butminishedonceexceeded800"C．Diffusiontemperaturehadasignificanteffectonmorphologyandphaseofthediffusionlayer．ThemodifiedlayerWascomposedofFe2A15afterdiffuseda