摘 要

随着工业的发展，对生产出的钢材性能的要求也逐步提高。运用于不同领域的钢材工作环境的变化提出了对产品零件不同的抗性要求。本课题旨在对传统渗铝工艺进行优化，研究并解决螺母产品在石化装置的法兰接头中使用时出现锈蚀、腐蚀等情况。选择优化的包埋渗铝和热浸镀铝工艺，同时采用化学镀Ni-P涂层作为参照，研究了渗铝后涂层显微组织、耐蚀性、抗高温氧化性、硬度各方面的性能。试验结果表明经过基体经过渗铝后，在耐蚀性和抗高温氧化性上都有显著提高，包埋渗铝可以观察到明显的涂层与基体的分界面。实验的结果将为渗铝工艺提供可能的优化方向，以满足传统渗铝方法无法达到的性能要求，因此对于传统工业、新兴产业和高科技产业有重要的参考价值。

关键词：包埋渗铝；热浸镀铝；化学镀；耐蚀性；抗高温氧化

Abstract

With the development of industry, the requirements for the properties of the steel produced have also gradually increased. Changes which occur at steel working environment in different fields raise different requirements for the resistance of product parts. The purpose of this project is to optimize the traditional aluminizing process and to study and resolve the corrosion of the nut products when they are used in the flange joints of petrochemical plants. The optimized pack aluminizing and hot-dip aluminizing process was selected, and electroless Ni-P coating was used as a reference.These three surface treatment processes study the microstructure, corrosion resistance, high temperature oxidation resistance, and hardness of the coating after aluminizing. The test results show that after the aluminizing of the substrate, the corrosion resistance and high temperature oxidation resistance are significantly improved, and the embedded interface can be observed after pack aluminizing. The results of the experiment will provide the possible optimization direction for the aluminizing process,meeting the performance requirements that traditional aluminizing methods cannot achieve. Therefore, it has important reference value for traditional industries, emerging industries and high-tech industries.

Keywords：Pack aluminizing; Hot-dip aluminizing; Electroless plating; Corrosion resistance; Temperature oxidation resistance.

目录

摘 要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2钢表面渗铝研究现状分析 1

1.3 研究进展 1

1.3研究目的及主要研究内容 3

第二章 实验材料、设备与方法 4

2.1 实验材料 4

2.2实验设备与装置 5

2.3涂层制备工艺及方法 6

2.3.1包埋渗法制备扩散渗铝涂层的工艺及方法 6

2.3.2 热浸镀法制备扩散渗铝涂层的工艺及方法 6

2.3.3化学镀法制备Ni-P涂层的工艺及方法 7

2.4试样分析设备及方法 7

2.4.1组织结构的表征与分析 7

2.4.2性能测试 7

第三章 包埋渗法制备42CrMo螺母表面扩散渗铝层的研究 9

3.1热处理时间对扩散渗铝层的影响 9

3.2元素添加对扩散渗铝层组织结构的影响 10

3.2.1 基体金相组织分析 10

3.2.2 包埋渗铝显微组织分析 11

3.2.3 Si元素添加对扩散渗铝层的影响 13

3.2.4 ZrB2添加对铝硅共渗层的影响 15

3.3元素添加对扩散渗铝层性能的影响 18

3.3.1元素添加对扩散渗铝层抗高温氧化性能的影响 18

3.4元素添加对扩散渗铝层耐蚀性的影响 20

3.5元素添加对扩散渗铝层显微硬度的影响 22

3.6 包埋渗小结 22

第四章 热浸镀法和化学镀法制备42CrMo螺母表面涂层的研究 24

4.1元素添加对热浸镀铝层组织结构的影响 24

4.1.1 纯铝金相组织分析 24

4.1.2 Si元素添加对热浸镀铝层的影响 24

4.1.3 Zn元素添加对铝硅共渗层的影响 25

4.2 螺母化学镀显微组织分析 25

4.3抗高温氧化性测试 28

4.3.1高温氧化前后试样宏观形貌对比 28

4.3.2 氧化动力学曲线 28

4.4 化学镀涂层耐腐蚀性测试 29

4.5 热浸镀小结 31

4.6 经济性分析 31

4.6.1包埋渗优化方案经济性分析 31

4.6.2热浸镀优化方案经济性分析 31

第五章 结论与展望 32

5.1 结论 32

5.2 展望 32

参考文献 33

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

随着工业的进一步发展，工厂对生产的钢材性能的要求也逐步提高。运用于不同领域的钢材工作环境的变化提出了对产品零件不同的抗性要求。本次课题以42CrMo钢种所生产的螺母产品为例，集中提出了该螺母产品由于工作在存在腐蚀性离子的外部大气环境下而易产生锈蚀、腐蚀等问题，并最终导致法兰接头紧固件安全使用和拆卸检修工作的困难程度提升。

渗铝作为一种表面处理工艺，在国内外已具有悠久的历史和相对成熟的技术，它通过在钢材表面引入铝原子使其在金属表面形成一层铁铝合金层来显著提高材料的耐腐蚀性以及抗氧化性，同时对力学性能也有一定影响。

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