金属学报

作者：郑成明, 田青超

单位：上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室 上海 200444

关键词：顶头钢,氧化形貌,脱碳层,动态传质,热力学,

研究了20Cr2Ni3、30Cr3NiMo2V和H13等3种不同合金元素含量顶头钢在酒精-水滴注气氛下的高温氧化行为。通过调整酒精/水的比例，设计了先氧化后还原的两段式表面处理工艺，获得了外层主要含FeO的两层氧化膜结构。利用SEM、EDS和XRD等研究了氧化膜的形貌、成分和相组成，使用金相显微镜、显微硬度仪等研究了脱碳层的组织和硬度分布。结果表明，外层氧化膜厚度随Cr当量增加而降低，而内层氧化膜厚度基本不变。高温氧化过程中氧化膜内空位聚集成孔洞，其内挥发性的物质及气体集聚导致内压增大，使得外层氧化膜内部呈现向外“凸出”的缝隙。各合金元素在氧化传质过程中的作用不同，在950 ℃的滴注气氛下，Ni、Mo不具备氧化的热力学条件，而以单质形式存在。C的氧化决定了脱碳层的组织与性能，使得20Cr2Ni3和30Cr3NiMo2V脱碳层的硬度曲线呈“双平台”特征，而H13的硬度先缓慢升高而后快速升高后趋于平缓。最后从工程应用层面给出了顶头材料的选材建议。

来源：2019年第4期

《金属学报》期刊编辑部

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