氧探头2520钢外电极腐蚀损伤分析

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1、氧探头25-20钢外电极腐蚀损伤分析华中科技大学材料学院孙尧卿武汉华敏测控技术有限公司孙阳刘翼翔胡剑文摘要：本文研究分析了渗碳用氧探头外电极的腐蚀损伤。研究结果表明：氧探头外电极腐蚀损伤的原因是由于沉积在电极表面的碳黑而引发晶界裂纹和晶向腐蚀所致。关键词：氧探头电极腐蚀晶界裂纹AnalysesofDamageontheCorrosionofOxygenProbeElectrode25-20SteelMaterialsCollegeofHuazhongUniversityofScienceandTechnol

2、ogySunYaoQingWuHanHuaMinMeasurementandControlTechnologyCo.LtdSunYangLiuYiXiangHuJianWenAbstract:TheDamageofOxygenProbeElectrodeforCarburizingwasstudied.TheResearchResulteShowedthattheMainReasonofouterElectrodeDamageistheGrainBoundaryCrackandGrainBoundryCor

3、rosionduetoCarbonBlackwhicharePilinguponSurfaceofElectrode.Keyword:OxygenProbeElectrodeCorrosionGrainBoundaryCrack的强还原性渗碳气氛条件下工作是不可能氧化腐一、问题由来蚀的。以上两厂家氧探头的损坏有一个共同的现某厂渗碳炉用氧探头进行碳势控制，使用时间不到象，即腐蚀部位都沉积着极其严重的碳黑和焦油。二个月，厚度为2.5mm的氧探头外电极管就腐蚀破损，为了搞明白这样严重腐蚀的原因，我们对25-20耐

4、同样的现象在另一厂家自制渗碳炉上出现。热不锈奥氏体钢的电极破损部位进行了系统分析氧探头结构采用合金电极，电极材料是25-20高温研究。耐热不锈奥氏钢（25%Cr,20%Ni余Fe），后一厂家使用的氧探头电极材料为Incone1600镍铬合金（75%Ni,15%Cr余Fe）。这两种材料的高温化学稳定性2520外电极参比气是很好的，耐热抗氧化温度为1150℃，在850℃-940℃Al2O3管炉墙腐蚀部位内电极氧探头反应外电极ZrO2100-150图2氧探头内外电极结构图Sketchofinnerandouter

5、electrodeofoxygenprobe炉膛内250-300二、试验方法及结果1．氧探头的工作环境观察图1氧探头在渗碳炉上的安装情况氧探头分别在吸热式气氛和滴注式气氛下工作，渗Installationofoxygenprobeincarburizingfurnace碳温度为850℃和930℃，氧探头在渗碳炉上的安装情况如图1所示。氧探头外电极的腐蚀部位不是在炉膛内的高温区，而是在炉墙内某一特定的区域（图1），该处的温度一般只有600℃-700℃，在炉膛内高温区的氧探头外电极部位完好无损。同样，在参比气（

6、空气）氧化性气氛下工作的探头内电极与外电极管对应的内表面3．裂纹观察（600℃-700℃）（图2），并没有任何类似于外电极外表图5、6是蚀坑底部的金相照片，腐蚀剂为FeCl3，面那样严重的腐蚀现象，其表面完好无缺，这就排斥了图5显示蚀坑底部的表面裂纹向电极本体延伸，且与晶电极材料单一氧化腐蚀损坏的可能性。发生外电极严重界裂纹汇合。主裂纹沿着晶界裂纹逐步地向材料纵深扩腐蚀损坏的二个厂家的渗碳炉状况分别为：甲厂渗碳炉展，直到电极的内壁。当表层晶界裂纹在平行于电极表炉膛年久失修，氧探头插入孔处炉墙内壁严重烧损而崩

7、面横向扩张联结时（图6），表层金属就会剥落。塌；乙厂炉墙上氧探头的插入孔孔径过大。这两种炉况都有利于炉内渗碳气氛不断地对流到炉墙内壁低温区（600℃-700℃）析出活性碳和焦油。2、电极腐蚀区的宏观形貌图3给出了外电极严重腐蚀区的宏观形貌。从图可见，腐蚀区有大量密集的圆形蚀点和大片腐蚀坑，蚀坑上堆积着黑色灰状和粘性物质，它们是碳黑和焦油，以及金属氧化物、剥落金属渣屑等物质的混合物，堆积物厚度接近1mm。图4为蚀坑底部纵剖面图像，很明显，图5蚀坑表面裂纹×300蚀坑底部金属已离开电极本体而剥落。Surface

8、crackofcorrosionpit图3外电极外表面腐蚀宏观形貌×3Corrosionmorphologyofsurfaceontheouterelectrode图6表层晶界裂纹×300Grainboundarycracksofsurfacelayer4．晶界区成份分析我们用电子探计分析了晶界区金属铬元素的分布状况，电子探针型号为JCXA-733。图7为电极腐蚀坑底部纵剖面的背散射相，图8是与背散射相同一视场的