中碳钢Zn-Al共渗工艺及性能研究

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1、分类号：TG113密级：公开UDC：620编号：201421802018河北工业大学硕士学位论文中碳钢Zn-Al共渗工艺及性能研究论文作者：李春红学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：材料学指导教师：马瑞娜职称：副教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsSciencePROCESSANDPROPERTIESOFZn-AlCO-CEMENTATIONONMEDIUMCARBO

2、NSTEELbyLiChunhongSupervisor:AssociateProf.MaRuinaMay2017摘要本文通过化学热处理方法，在42CrMo中碳钢表面制备Zn-Al合金渗层。通过对比工艺参数对渗层组织性能的影响，确定出符合实际生产应用的工艺参数。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)分析了锌铝共渗层组织形貌；用X射线衍射仪(XRD)分析了共渗层的物相组成；通过盐雾实验及电化学工作站对纯锌渗层与锌铝共渗层耐蚀性进行了对比研究。研究发现：Zn-Al共渗层厚度随共渗温度上升而增大，

3、随着保温时间延长而增大；最终确定适宜共渗工艺为：共渗温度400℃，保温时间3h，铝元素的含量为10%～16%，锌铝元素质量比为3:1。结果表明，Zn-Al共渗层组织由铁锌化合物组成，分别为ζ相(FeZn15)和δ相(FeZn10.98)。ζ相在渗层外侧，为颗粒状等轴晶；δ相在渗层内层，为致密的柱状晶。铝元素固溶于铁锌化合物中，未发现铁铝化合物。纯渗锌工件出红锈时间为50h，锌铝共渗出红锈时间为127h。与粉末渗锌相比，锌铝共渗耐盐雾时间明显增长。通过电化学测试，在3.5%的NaCl溶液中，锌铝共

4、渗层腐蚀电流密度为3.061×10-8μA/cm2，较单纯渗锌渗层小。可以得出，铝的添加优化了渗层的耐腐蚀性能。关键词：锌铝共渗共渗工艺中碳钢组织耐蚀性IABSTRACTToformtheZn-Alalloylayeron42CrMomediumcarbonsteelbychemicalheattreatmentwasthepurposeofthispaper.Bycomparingthestructureandpropertiesofthelayersunderdifferentprocess

5、es,theoptimizedprocessparametersforpracticalapplicationweredetermined.Devicesandequipmentssuchasopticalmicroscope(OM),scanningelectronmicroscope(SEM),wereusedtoobservethestructureandmorphologyoflayer.X-raydiffractometer(XRD)wereusedtoanalyzedthephase

6、oflayer.Bysaltspraytestandelectrochemicalworkstation,thecorrosionresistanceofthepurezinclayerandtheZnAlco-cementationlayerwerecompared.Resultsshowedthatthethicknessofthelayerincreaseswiththeincreaseoftemperature,andincreaseswithincreasingholdingtime.

7、TheappropriateprocessparametersofZn-Alco-cementationfinallyis:heatingtemperatureis400℃,holdingtimeis3h,thecontentofaluminuminagentis10%~16%,themassratioofZnandAlis3:1.ItcanbefoundthatthematerialofZn-Alco-cementationsurfacelayeriscomposedofironandzinc

8、compounds,respectivelyzetaphase(FeZn15)anddeltaphase(FeZn10.98).Thezetaphasehasequiaxialcrystalintheoutsidelayer,deltaphaseiscolumnarcrystalsintheinnerlayer.AluminumisdissolvedinironzinccompoundsandnoobviousFe-Alintermetalliccompoundswerefound.Thetim