Cr35Ni45Nb合金高溫真空滲碳研究

采用乙炔真空滲碳方式對服役6 a的乙烯裂解爐管合金Cr35Ni45Nb進行了加速滲碳處理,并利用SEM,XRD及定量電子探針等手段對滲碳前后爐管內壁的滲碳行為及相演化機理進行系統(tǒng)研究.

結果表明,爐管內表面形成了較厚的Cr2O3/Si O2復合氧化層.復合氧化層表現(xiàn)出良好的抗腐蝕能力,是阻止C滲入爐管內部的有效障礙.材料的抗?jié)B碳能力主要取決于表層Cr2O3的連續(xù)性、致密性和亞表層Si O2的穩(wěn)定性.

在低氧分壓且具有還原性的氣氛中,表層的Cr2O3層逐漸碳化為Cr3C2,并且Cr3C2逐漸剝離和脫落,使得保護性Cr2O3膜的抗?jié)B碳能力逐漸減弱甚至消失.亞表層的Si O2雖具有優(yōu)良的熱力學穩(wěn)定性,但Si較低的活度使得Si O2層不夠連續(xù),仍有部分C從氧化層空隙間滲入.

當移除該復合氧化層或者滲碳時間足夠長使得復合氧化層抗?jié)B碳能力急劇減弱時,Cr35Ni45Nb爐管材料內部由于發(fā)生嚴重的內部滲碳使得組織結構發(fā)生了顯著變化:枝晶間碳化物嚴重合并和粗化,并原位發(fā)生由M23C6到M7C3的轉變,同時在碳化物內部析出類似于離異共析狀的蠕蟲狀g相.

距表面越近,C活度越高,導致Cr35Ni45Nb在約0.5 mm深的范圍內發(fā)生以大量石墨析出為特征的金屬塵化現(xiàn)象.碳化物的嚴重合并粗化以及金屬塵化現(xiàn)象會造成爐管組織的嚴重弱化、宏觀裂紋的產(chǎn)生以及爐管服役壽命的降低.