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本文介绍了磷化工设备用铁素体不锈钢Cr30Mo的研制,包括钢的化学成分设计,熔炼、铸造及热处理工艺设计。采用了金相显微镜、X射线衍射、电子探针等显微分析手段和力学试验、电化学试验、腐蚀磨损试验、观场挂片试验等多种试验方法,观察和分析了钢的显微组织,研究了钢的性能,并对不锈钢的磨蚀机理、脆性机理、微合舍化等问题进行了较为全面的探讨。 通过实验室的电化学试验、腐蚀磨损试验和磷肥厂的现场挂片试验结果分析,表明:Cr30Mo铁素体不锈钢高铬低碳的配合,保证其在磷酸料浆中具有足够的耐蚀性:Cr30Mo中(Fe,Cr)23C6、(Fe,Cr)7C3、Mo2C、等碳化物硬质点从基体的弥散沉淀析出可提高钢的硬度和耐磨性,使得钢在磷酸料浆中具有良好的耐磨蚀效果。 对不同含碳量的铁素体不锈钢Cr30Mo的组织结构、力学性能、磨蚀性能和断口形貌的分析后认为,碳含量增大,对钢的硬度提高有利,但对钢的韧性、耐磨蚀性很不利。随碳含量提高,晶界上碳化物萌发、扩展呈网状,铸件脆断由解理断裂发展为沿晶断裂,同时铁素体不锈钢晶间腐蚀倾向增大。 研究了铌、钒、钛、稀土元素对不锈钢的组织结构、力学性能、磨蚀性能和脆性的影响,结果表明微合余化是提高铁素体不锈钢耐蚀性,降低脆性的有效途径。其中,稀土能够净化铁索体晶界,并起到变质剂的作用,细化铁素体晶粒,改善不锈钢的韧性;铌、钒、钛能够与钢中的碳结合,减少固溶铬的损失,从而避免晶间腐蚀,同时细小微合金碳化物的沉淀析出可提高不锈钢的耐磨性。并且,由于微合金碳化物尺寸很小,可达2~3nm,对于微裂纹扩展有一定的约束作用。 为了全面改善Cr30Mo铁素体不锈钢的性能,充分发挥不锈钢的微合金化作用,对于不锈钢的热处理工艺进行探讨,提出高温固溶处理,控制冷却措施。