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以集输管线钢为基的渗铝层物相控制研究

作　者: 叶晶
导　师: 王宇
学　校: 西安石油大学
专　业: 材料学
关键词: 16Mn集输管线钢 表面机械研磨处理（SMAT） 包埋渗铝 渗层物相组成 耐腐蚀性能
分类号: TG174.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


为保证在不损害16Mn集输管线钢原有力学性能的前提下，通过固体粉末包埋渗铝技术提高其腐蚀性能，本文借助表面机械研磨技术（SMAT)对16Mn集输管线钢进行了表面纳米化预处理，并依此实现了试样在不同渗剂配方中，56CTC以下的低温快速固体粉末包埋渗铝。渗铝过程结束后，去掉铝源对渗铝试样进行了不同工艺的渗后热处理。借助SEM、EDS等手段分析了16Mn集输管线钢表面低温渗铝层以及热处理后扩散层的微观形貌和物相组成，得出了不同因素对渗铝层内物相形成的影响规律。通过模拟海洋大气环境腐蚀试验及冲刷腐蚀试验，得出了带有低温渗铝层的16Mn集输管线钢的介质条件下的腐烛特性及其失效机理。得出的主要结论有：经过SMAT预处理的16Mn集输管线钢，在不同配方的渗剂中，通过530°C保温2小时包埋可以制备出一定厚度的渗铝层组织。16Mn管线钢经SMAT表面纳米化后的渗铝速度高于未纳米化结构的渗铝速度。当渗剂内出现液相时，SMAT处理的效果会更加明显。锌对于低温复合渗铝过程的促渗作用主要是通过在包埋过程中，使单一的固相渗剂变成液固双相渗剂，以此促进渗铝，从而获得较厚且富含低铝相的渗层。稀土原子渗入试样表面形成渗层后，可以大幅度减少渗层中的孔洞，使渗层更为致密均匀且富含低铝相^试样进行渗后热处理后，渗层内的铝原子会由高浓度向低浓度扩散，同时渗层中的高铝相发生分解反应生成了低铝相。渗铝16Mn钢在模拟海洋大气的腐蚀环境中表现出了优越的耐均匀腐蚀性和耐点蚀性能。同时，渗铝处理还明显提高了16Mn钢的耐冲刷腐蚀性能。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-19
  1.1 研究背景和意义  8-9
  1.2 钢的表面渗铝  9-14
    1.2.1 钢表面渗铝的分类及原理  9-11
    1.2.2 粉末法制备渗铝层的显微组织和物相  11-13
    1.2.3 渗铝钢的主要性能  13-14
  1.3 固体粉末包埋渗铝渗层物相控制的国内外研究现状  14-17
    1.3.1 包埋渗铝的渗层物相控制措施  14-16
    1.3.2 渗铝层组织生长研究  16
    1.3.3 渗铝层性能研究  16-17
  1.4 本文主要研究内容及技术路线  17-19
    1.4.1 课题研究内容  17
    1.4.2 技术路线  17-19
第二章 集输管线钢低温渗铝试验及渗层表征方法  19-24
  2.1 引言  19
  2.2 试验方案  19-20
  2.3 试验过程和方法  20-24
    2.3.1 试样制取及 SMAT 预处理  20-21
    2.3.2 渗剂原材料  21-22
    2.3.3 渗铝过程  22
    2.3.4 渗铝层表征  22-24
第三章 渗铝集输管线钢的渗层物相控制研究  24-44
  3.1 引言  24-25
  3.2 SMAT 处理对集输管线钢渗铝层物相形成的影响规律  25-30
    3.2.1 SMATed-16Mn 钢的微观结构  25-26
    3.2.2 SMAT 处理对渗铝试样表面的影响  26
    3.2.3 表面机械研磨处理对 16Mn 集输管线钢断面元素分布的影响  26-30
  3.3 不同渗剂配方对集输管线钢渗铝层物相形成的影响规律  30-37
    3.3.1 渗剂配方中加 Zn 后渗铝层物相分析  30-34
    3.3.2 渗剂配方中加稀土后渗铝层物相分析  34-37
  3.4 渗后热处理工艺对集输管线钢渗铝层物相形成的影响规律  37-43
    3.4.1 16Mn 热处理设计  37-40
    3.4.2 渗后热处理对低温复合渗铝集输管线钢断面形貌及元素分布影响  40-43
  3.5 本章小结  43-44
第四章 渗铝集输管线钢的耐蚀性能研究  44-52
  4.1 引言  44
  4.2 试验方法  44-47
    4.2.1 模拟海洋大气腐蚀性能测试  44-45
    4.2.2 冲刷腐蚀性能测试  45-47
  4.3 模拟海洋大气环境下渗铝集输管线钢的腐蚀性能  47-50
    4.3.1 平均腐蚀速率计算及腐蚀程度评价  47-48
    4.3.2 腐蚀形貌及产物膜表征与分析  48-49
    4.3.3 耐点蚀性表征与分析  49-50
  4.4 渗铝集输管线钢的冲刷腐蚀性能  50-51
  4.5 本章小结  51-52
第五章 结论  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-57
攻读硕士学位期间公开发表论文  57-58
详细摘要  58-73

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 腐蚀的控制与防护 > 金属表面防护技术 > 金属复层保护
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