挤浆机末端螺旋耐腐蚀磨损材料研发

论文摘要

由硬度达HRC60的Cr60堆焊材料做的挤浆机末端螺旋达不到使用要求,应厂家要求,本课题要研发一种新材料替代它。 首先要确定Cr60堆焊材料的失效原因。化学试验表明,纸浆中含有浓度为221.1mg/l的Cl-,pH值是8,中性偏碱,由此,我们认为Cr60堆焊材料的失效是在有腐蚀介质（主要含Cl-）存在下的磨损,为腐蚀磨损,且主控因素是腐蚀。Cr60堆焊材料的基体是马氏体,在基体上上分布着大量粗大碳化物,且其表面有微裂纹,铬元素大量地在晶界上聚集,造成晶界区局部贫铬。以上这些因素导致Cr60堆焊材料在含强腐蚀介质Cl-的环境中耐蚀性较差。 在选择替代材料时,不仅要考虑材料的耐蚀性,同时也要兼顾其耐磨性。双相不锈钢是一种较好的耐腐蚀磨损性材料,为进一步提高材料耐磨性,在双相不锈钢中提高了材料的含碳量,新材料是3Cr20Ni5Mo。新材料较常用钢有较高的铬镍含量,因此,称这种合金为高铬镍钢。 为净化晶界、细化碳化物、增加抗Cl-腐蚀能力,在熔炼高铬镍钢时采用了K/Na、Mo复合变质剂对高铬镍钢进行变质处理,再经固溶处理,使网状碳化物断网、粒化,削除了因Mo元素的增加令碳化物粗大的影响,并使部分碳化物渗入基体,起到第二相强化的效果。由于其为双相组织,内含一定量铁素体,这部分较软组织使材料保持较好韧性,机加工后无裂纹,而热处理后奥氏体转变为马氏体,硬度达HSD45,又使材料有较好的耐磨性。EPMA实验表明:高铬镍钢的晶界区贫铬比Cr60堆焊材料弱。在模拟腐蚀实验中,高铬镍钢只发生表面点状腐蚀,而Cr60表面则大面积严重腐蚀,从腐蚀后的材料形貌看,高铬镍钢的耐蚀性明显好于Cr60。 装机实验结果表明,高铬镍钢做的螺旋服役可达9个月,使用性能明显好于服役期不到3个月的Cr60堆焊材料,这说明我们研发的新材料在纸浆工作环境下的应用是完全可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 课题来源
• 1.2 设备工作状态和环境
• 1.3 失效原因分析
• 1.3.1 磨损
• 1.3.2 腐蚀
• 1.4 耐蚀材料
• 1.4.1 耐蚀材料基本知识
• 1.4.2 主要耐蚀材料种类
• 1.4.3 耐蚀钢的热处理
• 1.5 腐蚀试验
• 1.6 对腐蚀磨损现象国内外研究现状与最新进展
• 1.7 本课题的研究目的和意义
• 1.8 本课题的主要研究内容
• 第二章 Cr60堆焊材料失效原因分析和替代材料的选择
• 2.1 Cr60堆焊材料失效原因分析
• 2.2 替代材料的选择
• 2.2.1 成分设计
• 2.2.2 组织设计
• 2.2.3 主要合金元素对双相不锈钢基本性质的影响
• 2.2.4 工艺设计
• 第三章 实验方法
• 3.1 变质剂的选择
• 3.2 实验用高铬镍钢的熔炼及试样的制备
• 3.2.1 合金熔炼
• 3.2.2 试样浇注
• 3.2.3 热处理
• 3.2.4 试样抛光及腐蚀
• 3.3 腐蚀实验
• 3.4 分析测试方法
• 第四章 碳化物对高铬镍钢与 Cr60堆焊材料耐腐蚀磨损性的影响
• 4.1 晶间腐蚀理论
• 4.1.1 晶间腐蚀机理
• 4.1.2 常见合金元素对晶间腐蚀的影响
• 4.2 变质对材料断面效应的影响
• 4.3 变质对碳化物的影响
• 4.4 热处理对碳化物的影响
• 4.5 碳化物对材料耐腐蚀磨损性能的影响
• 第五章 氯离子对材料耐腐蚀性能的影响
• 5.1 金属的钝化膜理论
• 5.2 氯离子对金属钝化的影响
• 5.3 氯离子破坏钝化机理
• 5.4 Mo提高耐蚀性机理
• -溶液中的耐蚀性对比'>5.5 两种材料在含Cl^-溶液中的耐蚀性对比
• 第六章 裂纹对材料耐腐蚀磨损性能的影响
• 6.1 缝隙腐蚀失效机理
• 6.2 本课题中材料表面状态对腐蚀的影响
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 学位论文评阅及答辩情况表