电弧重熔热浸镀铝钢组织与性能研究

论文摘要

热浸镀铝是继热浸镀锌之后发展起来的一种高效防腐技术,是我国近些年出现的新产品,已越来越多地应用于石油化工、冶金、交通工程、近海工程、汽车和民用产品等领域中。然而热浸镀铝材料由于热浸镀铝层的脆性较大,难以在热浸镀铝处理后直接进行机械加工,造成产品的应用受到了一定的限制。深入研究钢材热浸镀铝技术,对材料的热浸镀铝技术及电弧重熔的各项理论研究有丰富的指导作用,同时在热浸镀铝钢的应用和促进油田安全生产及节约成本等方面也起到积极的推动作用。本论文以氩弧重熔技术为手段,对钢材表面热浸镀铝层进行了重熔处理,旨在保证热浸镀铝层具有良好耐腐蚀性能的同时,解决其脆性大且难以机械加工的问题。主要借助氩弧重熔处理、扫描电子显微镜及X射线衍射技术,通过力学性能及耐腐蚀性能等试验,研究电弧重熔工艺对电弧重熔前后试样的组织、成分、物相结构及力学、耐腐蚀等性能的影响。研究结果表明:对于板厚为6mm的热浸镀铝材料,最佳的重熔工艺为:重熔电流I = 30 A、重熔电弧电压U = 10 V、重熔速度v = 150 mm/min。材料热浸镀铝后的镀层微观组织存在明显的分层现象,表面层为富铝层,其次为以Al-Fe化合物为主要结构的扩散层,最后为基层材料;重熔后的热浸镀铝层分为两层,即扩散层和基层。电弧重熔处理能明显提高热浸镀铝层的显微硬度,重熔后热浸镀铝层的摩擦因数和磨损失量均降低,重熔后的热浸镀铝材料的表层孔隙率亦降低。经过电弧重熔的热浸镀铝层的脆性得到改善,重熔后的试样经过弯曲试验后,并未出现肉眼可见的鼓泡、微裂纹。随着盐雾试验时间的延长,重熔前后的热浸镀铝试样的腐蚀失重均增加,且经过电弧重熔的热浸镀铝材料的腐蚀速度稍大于未经过重熔的热浸镀铝材料。但电弧重熔后的热浸镀铝层的耐蚀性的等级评价结果为均匀腐蚀的10级标准中的第4级,仍可耐蚀。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 前言
• 1.1 选题的研究背景和意义
• 1.2 国内外热浸镀铝工艺技术及组织性能研究现状及发展趋势
• 1.2.1 国内外热浸镀铝技术研究现状
• 1.2.2 国内外热浸镀铝钢组织性能研究现状
• 1.3 热浸镀铝钢表面处理研究现状
• 1.4 本文的技术路线与主要研究内容
• 第二章 热浸镀铝技术的基本理论
• 2.1 热浸镀铝试件的制备原理
• 2.1.1 热浸镀铝工艺
• 2.1.2 熔剂法热浸镀铝工艺及机理
• 2.1.3 助镀剂及作用机理
• 2.2 浸镀铝层组织结构、形成机理及影响因素
• 2.2.1 浸镀铝层组织结构
• 2.2.2 浸镀铝层形成过程
• 2.2.3 影响浸镀铝层的因素分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 试验材料及方法
• 3.1 热浸镀试件的制备
• 3.1.1 试件的化学成分
• 3.1.2 试验设备
• 3.2 镀层的显微组织及相组成分析
• 3.3 摩擦磨损试验原理、材料及设备
• 3.3.1 试验原理
• 3.3.2 试验材料、设备
• 3.4 热浸镀铝层重熔工艺的选择
• 3.5 硬度及孔隙率的测量
• 3.5.1 热浸镀铝层硬度测试
• 3.5.2 热浸镀铝层重熔前后孔隙率的测定
• 3.6 盐雾试验原理及试验过程
• 3.6.1 盐雾试验原理
• 3.6.2 试验准备
• 3.6.3 盐雾试验箱操作技术
• 3.7 热浸镀铝层重熔前后弯曲试验
• 3.8 其它称量仪器
• 3.9 实验数据的处理方法
• 3.10 本章小结
• 第四章 试验结果及分析
• 4.1 最佳电弧重熔工艺的确定
• 4.1.1 重熔电流对裂纹率的影响
• 4.1.2 重熔速度对重熔层裂纹率的影响
• 4.2 电弧重熔热浸镀铝层组织成分及物相结构测试结果
• 4.2.1 热浸镀铝层组织成分测定结果
• 4.2.2 热浸镀铝层组织重熔前后物相结构测定结果
• 4.3 电弧重熔热浸镀铝层硬度测试结果
• 4.4 热浸镀铝重熔前后的弯曲试验测试结果
• 4.5 热浸镀铝重熔前后耐摩擦磨损性能的测定
• 4.6 电弧重熔热浸镀铝层耐盐雾腐蚀性能测试结果
• 4.7 电弧重熔热浸镀铝层孔隙率测试结果
• 4.8 本章小结
• 第五章 电弧重熔热浸镀铝钢性能变化分析
• 5.1 热浸镀铝层力学性能变化的原因分析
• 5.1.1 热浸镀铝层脆性变化原因分析
• 5.1.2 电弧重熔前后热浸镀铝层硬度变化原因分析
• 5.1.3 电弧重熔前后热浸镀铝层耐磨性发生变化原因分析
• 5.2 热浸镀铝钢电弧重熔前后腐蚀性能变化原因分析
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要