摘 要摘 要高铬铸铁因为它优秀的材料性能在金属冶炼、铝业、加工制造、煤炭生产等大量行业得到非常普遍的应用。氧化铝精炼厂的拜耳精炼过程中的浆料泵组件和管道通常就会用到高铬铸铁，因为高铬铸铁具有高耐磨性。由于拜耳工艺溶液是高度碱性的，所以高铬铸铁需要在碱性环境下具有一定的耐腐蚀性。当前对高铬铸铁的耐磨性、性能与组织的研究均较多，对高铬铸铁的耐腐蚀性的研究较少。本研究采用药芯焊丝自保护明弧堆焊方法制备了系列高铬铸铁堆焊合金，借助电子显微镜、扫描电镜、M283恒电位仪等仪器研究了Nb在高铬铸铁型堆焊合金中的作用，分析了Nb含量对堆焊合金微观结构和对其耐腐蚀性能的影响。结果表明含Nb的高铬铸铁堆焊合金中有NbC产生，过共晶高铬铸铁的碳化物被明显细化。随着Nb含量的增加，初生碳化物逐渐细化。Nb细化过共晶高铬铸铁的原理为NbC可能作为初生碳化物的异质形核质点；未形核的NbC颗粒阻碍初生碳化物的长大；生成NbC的反应消耗一部分C而降低过共晶高铬铸铁的过共晶程度。根据腐蚀后试样的极化曲线发现增大高铬铸铁堆焊合金中Nb的含量，可以显著降低阳极溶解速率，提高其自腐蚀电位。通过对腐蚀后试样的微观形貌观察，发现高Nb含量的试样，其表面的腐蚀坑越细少。研究结果表明提高药芯焊丝中Nb元素的含量有助于提升高铬铸铁堆焊合金的耐腐蚀性能。关键词过共晶；高铬铸铁；耐腐蚀性；碳化铌；细化
目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 堆焊概述 1
1.3 高铬铸铁概述 2
1.4 铌概述 2
1.5 金属腐蚀机理 3
1.5.1 金属和电解质溶液的性质 3
1.5.2 电化学腐蚀的机理 5
1.5.3 腐蚀电池的类型 5
1.6 国内外研究现状及发展趋势 7
1.7 本课题研究目的及意义 9
1.8 主要研究内容 9
第二章 实验材料设备及方法 10
2.1 实验材料 10
2.2 成分分析实验 10
2.3 微观组织观察实验 10
2.4 电化学实验 11
第三章 Nb对高铬铸铁堆焊合金成分和微观组织的影响 13
3.
 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072^ 
1 对含Nb高铬铸铁堆焊合金的成分分析 13
3.2 对含Nb高铬铸铁堆焊合金的微观组织分析 14
第四章 电化学实验分析 19
4.1 动电位极化曲线法 19
4.2 动电位极化曲线分析 20
4.3 腐蚀后的形貌分析 22
结论 25
致谢 26
参考文献 27
第一章 绪论
1.1 引言
金属的腐蚀是指金属在周围其他介质的影响之下其受到破坏的过程。各种自然灾害加起来所导致的损失都没有腐蚀现象带来的多，世界上大部分的东西都会受到腐蚀的影响[1]。据调查，每年由于金属腐蚀造成的钢铁损失约占当年钢产量的10~20%。“耐腐蚀”简而言之就是物件可以承受腐蚀的时间更长。在大多数情况下，人们都不希望物件被腐蚀，所以出现了不诱钢、镍基耐蚀合金、防腐带之类的材料或产品。
1.2 堆焊概述
在高要求的应用中使用的组件需要设计出能够满足强度，韧性和耐磨性方面不断增长的需求的新材料，同时提供足够的防腐蚀保护。结合钛和镍合金等难加工材料应用的不断增长，这些要求正在推动能够应对这些挑战的新型材料的设计。然而，在许多要求苛刻的应用中，例如采矿，疏浚，隧道掘进或农业设备中，由于经济因素所使用的部件的尺寸限制了这些新型材料的使用，所以它们的应用通常限于使用厚涂层的形式，通常称为熔敷或堆焊。堆焊提供了一种经济高效的解决方案，以增加在恶劣环境下运行的组件的耐磨性和耐腐蚀性。
堆焊是通过加热的方法将拥有良好性能的金属材料覆盖在金属基体的表面之上，它能给基体材料附加某种性能或对一些破损的工件进行修复，它在很多方面都有广泛的应用[2]。由于堆焊层与金属基体表面之间的原子互相扩散，这样使得它们之间的结合非常稳定，所以堆焊层在实际生产生活中非常耐用，而且不易损坏、脱落。通常还可以根据实际应用的需要来制备在某些方面性能突出的堆焊合金，这显示了堆焊在工艺上非常灵活。
在一开始堆焊工艺常常被用来修整一些有破损的工件。随时间发展堆焊也逐渐被用于强化工件表面，从而改变工件表面的性能[2]。 在上世纪90年代，在先进的制造技术思想的引领下堆焊工艺又得到了新的提高，不断推出的新技术使得制造业迅速成长[3]。我国经济的繁荣昌盛有堆焊技术的一部分功劳，因为它缓解了工件的腐蚀和磨损等现象，降低了许多资金上的损耗。
1.3 高铬铸铁概述
从很久以前高铬铸铁就一直是科学家们热衷的研究对象。高铬铸铁因为生产条件的弱后在一开始没有得到应用。后来随着生产工艺的改进，高铬铸铁的产量大幅提高，现在高铬铸铁在许多实际生产应用中被广泛的使用[1]。因此科学家们需要对高铬铸铁性能进行更深入的探讨，在过去的几十年里有关高铬铸铁的论文每年都有一定的数量发表，这说明高铬铸铁的确是一种性能优秀的铸铁材料并在某个方面得以印证，所以对它的组织、耐腐蚀性、工作环境、性能等方面继续进行更深远的研究是非常有用的。
在当前高铬铸铁被认为是很好的耐磨材料，因为其抵抗磨损的性能很突出，它的耐冲蚀性能也强于其他合金，除这些以外的其他性能也比较好。
高铬铸铁与其他合金相比不同的是，铬元素在其中的含量超过了11%，其中铬元素与碳元素的比值大于3.5。在高铬铸铁中碳化物以M7C3的形式留存，几乎没有M3C型留存。在基体中，M7C3型碳化物呈六角形状，以曲面板条状、杆状的方式分布。在高铬铸铁中其基体是分散体系中分散其他物质的物质，其中的碳化物是被分散的物质，所以与其他合金相比较而言，高铬铸铁中的基体组织很不容易被其碳化物所破坏，从这一点可以看出高铬铸铁与其他合金相比具有很好的韧性[1]。其他合金铸铁中碳化物的存在形式为M3C，由于M7C3碳化物的硬度要大于M3C的硬度，因此可以得出高铬铸铁的硬度要大于其他合金铸铁的硬度。
为了让高铬铸铁得到不一样的显微组织类型，可以使用不同的加工方式及优化工艺过程、添加合金元素等方法。这样就能满足实际生产应用对材料性能的需求。
1.4 铌概述
铌对很多金属材料来说是一种非常重要的微合金化元素[4]。铌对金属材料的显微组织的影响有好多个方面，例如延迟再结晶、晶粒细化、净化铁基体和沉淀强化等[4]。在过去的几十年里，铌铁的价格一直保持稳定，同时，因为铌微合金钢的性能较好，所以铌在超导材料、电子、医疗机械、建筑用材和钢铁等方面的应用十分普遍。
可是在铸铁合金领域，对铌的应用的研究暂时很少，与铌在钢中的生产应用相比则显得更少。在1981年举办的针对铌的国际学术会议中没有以含铌铸铁为研究方向这一主题。自20世纪80年代末及90年代初以来，对铌在高铬铸铁中的研究逐渐变多了，而且在实际生产中进行了应用，有了一定的成绩。

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