磷化工产业主要生产磷酸、硝酸磷肥和磷复肥等产品,这些产品作为工农业生产中的基础原料,应用十分广泛。但是,在实际生产过程中,常常因为受到腐蚀和磨损,造成磷化工设备在使用过程中失效和寿命偏短。因此,针对磷化工生产过程中的工况特点,研究开发出一种新型的耐腐蚀、耐磨损材料是一个可以给企业带来巨大经济效益的课题。本文对山西天脊集团提供的遭到工况介质破坏的泵盖和叶轮进行失效分析,研究其失效原因,并针对其失效原因设计出一种可以满足实际工况要求的双相不锈钢XDB-11。主要研究内容包括合金钢的化学成分设计、熔炼铸造工艺改进及热处理工艺设计等。采用电子显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪等定性分析手段和力学试验、电化学腐蚀试验、浸泡腐蚀试验等定量分析手段对XDB-11的组织和性能进行测试表征。失效分析结果表明新材料XDB-11除了含有奥氏体相和铁素体相外,还有碳化物的产生,容易对材料造成晶间腐蚀。因此选择对材料进行固溶处理,确定在1150℃保温4h以消除材料中的有害相,此时,材料硬度为HRC22.1。为提高材料的硬度,对材料在850℃保温3h进行时效处理,试样硬度达到峰值HRC43.4。研究其机理后发现主要是弱阴极σ相起到第二相强化作用。腐蚀实验结果表明,耐腐蚀性能是固溶处理试样>时效处理试样>原始铸造试样。本课题创新的提出利用弱阴极金属间相σ相对材料进行第二相强化,利用其高硬度的特性,在不显著牺牲材料耐腐蚀性能的情况下,使材料最高硬度达到HRC43.4,具备了优良的耐磨损性能。因此通过本文的研究发现利用弱阴极相对材料进行第二相强化,使所设计材料在满足实际工况耐腐蚀性能要求的同时具备优良的耐磨损性能在生产实践中是可行的。