基于Fe2Mo/B 强化耐锌铝熔体腐蚀超合金体系相平衡及组织性能的研究

Hot-dip galvanizing is one of the major methods used for steel to provide protection against corrosion. The corrosion of Zn-Al melt to the equipment used in zinc baths will reduce the service life and result in the formation of dross in the baths and the scratch on the surface of the coatings. The control of the corrosion is the key factor which decides the effectiveness of the galvanizing line and the quality of the coating. The diffusion behavior of Mo、Cr、Si、B in the solid solution of superalloy and the effect of these elements on the interfacial reaction will be investigated. The present work will focus on the formation of the rich-Al phase layer and it's effect on the interfacial reaction rate. The phase relations of Fe-(Co,Mo,Cr,Ni,Zr)-B and (Fe,Co)-Mo-Cr-(Ni,Mn,Zr)-(Si,B) will be determined experimentally. The solubility of the third element in the Fe2B and Fe2Mo will be determined. It will be hoped to increase the heat stability and anti-corrosion ability of these intermetallic compounds through alloying with the third element. According to the result of the phase equilibrium, base on the alloying principle that Fe2Mo/B phase provides strength, austenite matrix ensures the ductility and Mo、Cr、B increase the anti-corrosion ability, the Fe based superalloy with higher corrosion resistence will be developed to instead of Co base alloy. The researches on the interfacial reaction of the superalloy in the Zn-Al melt and the development of new alloy are of both scientific and commercial interest for the galvanizing industry.

热浸镀锌是防止钢铁材料腐蚀的重要手段。Zn-Al熔体对金属的腐蚀导致镀锌设备寿命短，形成锌渣，在镀层表面形成划痕，成为制约镀锌生产线效率和产品质量的关键因素。本工作从热力学和动力学角度出发，研究Mo、Cr、Si、B等元素在超合金中的扩散行为及超合金在Zn-Al熔体中的界面反应，重点研究富铝相的形成过程、影响因素及其对界面反应的抑制作用机理；测定Fe-(Co,Mo,Cr,Ni,Zr)-B和(Fe,Co)-Mo-Cr-(Ni,Mn,Zr)-(Si,B）体系的相关系，获得第三组元在Fe2B和Fe2Mo中的溶解度。通过多元合金化，提高Fe2B和Fe2Mo的热稳定性和耐腐蚀能力；根据获得的相关系，开发出以Fe代Co，基于Fe2Mo/B强化，以奥氏体保证韧性，Mo、Cr、B、Si等保证耐蚀性的新型耐Zn-Al熔体腐蚀的合金。界面反应的研究和新型合金的开发对于促进镀锌业发展具有重要的理论意义和应用价值。

热浸镀锌是防止钢铁材料腐蚀的重要手段。Zn-Al熔体对金属的腐蚀导致镀锌设备寿命短，形成的锌渣在镀层表面形成划痕，严重影响镀锌生产线生产效率和产品质量。因此，提高材料耐熔锌腐蚀性能，对延长设备的使用寿命、提高生产效率及镀锌件质量具有重要的意义。对于目前所用金属基整体材料，其固溶体基体的不耐蚀是耐熔锌腐蚀的薄弱环节。针对这一问题，故本工作主要通过合金化方法，对Fe-B合金和Fe-Mo合金进行改性，通过提高固溶体的耐蚀性或改变合金的组织形貌，得到能对固溶体起到机械保护作用的网状或编织状结构，并提高强化相Fe2B/Fe2Mo的热稳定性来提高合金的耐蚀性。本项目实行期间完成了以下研究内容：1、通过理论计算，研究了第三组元对Fe2B和Fe2Mo相结构及相稳定性的影响，为合金元素的选择提供理论指导；2、实验测定了Fe-(Mo, W)-B和(Fe, Co)-Mo-Cr-(Ni, Mn, Zr, Sn, Cu)-(Si, B)-Zn-Al体系的部分相关系，为合金设计、组织性能预测及合金在熔锌中反应后的产物分析提供理论指导；3、系统地研究了Mo、Ni、Si等合金元素和热处理工艺对Fe-Mo-Cr-Ni合金组织和性能的影响，通过浸镀实验，研究了合金在熔锌中的界面反应和腐蚀机理，开发出以Fe代Co，基于Fe2Mo强化的耐熔锌腐蚀合金；4、系统研究了Mo、W、Mn、Al等元素对Fe-B合金组织、力学性能及其在熔锌中耐蚀性的影响，通过浸镀实验，研究了合金在熔锌中的界面反应和腐蚀机理，开发出一系列以Fe2B强化的网状结构的耐熔锌腐蚀合金。相对于目前广泛应用的316L不锈钢，这个系列的合金以固溶体为基体，以金属间化合物Fe2B/Fe2Mo强化的整体合金的耐熔锌腐蚀性能有显著提升，而且生产成本更低。以上研究对于促进镀锌业发展具有重要的理论意义和应用价值。