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(jìn)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(nèi)壁的滲碳行為及相演化機理進(jìn)行系統(tǒng)研究.

結(jié)果表明,爐管內(nèi)表面形成了較厚的Cr2O3/Si O2復(fù)合氧化層.復(fù)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(nèi)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(hù)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(xué)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(dāng)移除該復(fù)合氧化層或者滲碳時間足夠長使得復(fù)合氧化層抗?jié)B碳能力急劇減弱時,Cr35Ni45Nb爐管材料內(nèi)部由于發(fā)生嚴(yán)重的內(nèi)部滲碳使得組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化:枝晶間碳化物嚴(yán)重合并和粗化,并原位發(fā)生由M23C6到M7C3的轉(zhuǎn)變,同時在碳化物內(nèi)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(dǎo)致Cr35Ni45Nb在約0.5 mm深的范圍內(nèi)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(yán)重合并粗化以及金屬塵化現(xiàn)象會造成爐管組織的嚴(yán)重弱化、宏觀裂紋的產(chǎn)生以及爐管服役壽命的降低.