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组织及合金元素对高性能铁路车辆用钢耐蚀性影响的研究

作　者: 姜鹏飞
导　师: 施哲；刘清友
学　校: 昆明理工大学
专　业: 钢铁冶金
关键词: 耐候钢 周浸 耐蚀性 耐大气腐蚀
分类号: TG142.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


传统铁路车辆用耐候钢以09CuPTiRE和Corten-B型耐候钢为主,为满足铁路提速、重载、车体减重的要求,铁道部于2003年颁布了屈服强度为400-550MPa高强度耐候钢的订货技术条件,要求货车将主要采用强度为450MPa的高强耐候钢制造,其车体钢板的平均设计厚度将减少约1mm。本文拟探讨合金元素Cu、Or、Ni以及晶粒尺寸对耐候钢耐蚀性的影响,从而得到高性能高品质的新型铁路车辆用耐候钢。本文使用金相、周浸、锈层横截面微观分析、电化学交流阻抗、X射线衍射分析等实验方法研究了三方面的内容：(1)通过不同热处理方法制备了三种不同晶粒尺寸的Corten-B型耐候钢,在模拟工业性大气腐蚀环境中研究晶粒尺寸对Corten-B型耐候钢耐蚀性的影响；(2)通过改变耐候钢中合金元素Cu、Cr、Ni的含量,研究合金元素对改善耐候钢耐蚀性的协同作用；(3)改变耐候钢中合金元素Cr的含量,研究了Cr含量对耐候钢耐蚀性的影响。实验结果表明：(1)Corten-B耐候钢晶粒尺寸从30μm减小到4μm,将提高其耐工业环境下大气腐蚀性能；晶粒细化减少了Corten-B耐候钢周浸加速腐蚀试验后锈层中裂纹和空洞的数量,使得锈层更加致密,提高了锈层的保护性。(2)合金元素Cu、Cr、Ni能明显改善耐候钢的耐候性,大幅度提高Corten-B耐候钢的耐蚀性；锈层微观分析结果显示,随着合金元素的增加,锈层中裂纹和空洞数量减少,锈层更加致密,锈层保护性增强；合金元素Cu、Cr在内锈层富集,Ni均匀地分布在锈层中,提高了耐候钢锈层的致密性。(3)合金元素Cr明显提高耐候钢的耐蚀性,随着Cr含量的增加,耐候钢的耐蚀性进一步提高；锈层微观分析显示,合金元素Cr增加,耐候钢周浸加速腐蚀试验后锈层中裂纹和空洞的数量减少,锈层更加致密,提高了锈层的保护性；合金元素Cr的添加,促使耐候钢锈层出现明显分层,Cr在内锈层与外锈层交界处明显富集。从以上结果可以看出,在本论文的实验条件下,合金元素Cu、Cr、Ni的复合添加,降低Corten-B型耐候钢的晶粒尺寸,提高耐候钢中合金元素Cr的含量都能提高耐候钢耐大气腐蚀性能。在模拟工业大气环境下,复合添加Cu、Cr、Ni或单一提高Cr都能使Corten-B型耐候钢的耐蚀性大幅度提高,从而得到高耐蚀性的铁路车辆用高性能耐候钢。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-29
  1.1 耐候钢的研发历史  9-12
  1.2 钢铁材料大气腐蚀产物形成的电化学过程  12-15
  1.3 耐候钢大气腐蚀锈层的结构及稳定性锈层的形成  15-19
  1.4 合金元素对耐候钢耐大气腐蚀性能的影响  19-23
  1.5 耐候钢的发展趋势  23-25
  1.6 选题的背景意义及研究内容  25-29
第二章 晶粒尺寸对Corten-B型耐候钢耐腐蚀性能的影响  29-38
  2.1 实验材料及方法  30-31
  2.2 实验结果  31-36
    2.2.1 显微组织分析  31-32
    2.2.2 锈层横截面的微观分析  32-34
    2.2.3 电化学测试  34-36
    2.2.4 周期浸润加速腐蚀试验  36
  2.3 讨论  36-37
  2.4 本章小结  37-38
第三章 合金元素Cu、Cr、Ni对耐候钢耐蚀性的影响  38-50
  3.1 实验材料及方法  39-40
  3.2 实验结果与讨论  40-49
    3.2.1 显微组织分析  40-41
    3.2.2 拉伸性能测试  41-42
    3.2.3 锈层的X衍射分析  42-44
    3.2.4 试验钢的周浸加速腐蚀试验  44-45
    3.2.5 周浸加速腐蚀试验后试验钢横截面锈层形貌  45-48
    3.2.6 周浸加速腐蚀试验后试验钢的交流阻抗测试  48-49
  3.3 本章小结  49-50
第四章 合金元素Cr对耐候钢耐蚀性能的影响  50-60
  4.1 实验材料及方法  50-51
  4.2 实验结果与讨论  51-59
    4.2.1 显微组织分析  51-52
    4.2.2 拉伸性能测试  52-53
    4.2.3 周浸加速腐蚀试验后试验钢的交流阻抗测试  53-54
    4.2.4 试验钢的周浸加速腐蚀试验  54-56
    4.2.5 周浸加速腐蚀试验后试验钢横截面锈层形貌  56-59
  4.3 本章小结  59-60
第五章 结论  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-69
附录A:参与科研工作及论文发表情况  69

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属材料 > 钢 > 钢的组织与性能 > 钢中杂质元素及微量元素对钢性能的影响
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