含铜钢氧化过程中铜的富集行为研究

发布时间：2017-10-08 04:11

  本文关键词：含铜钢氧化过程中铜的富集行为研究

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【摘要】：废钢再利用过程中,铜因难以去除而几乎100%地累积在钢中,因此铜在钢中的作用在近几十年来被广泛研究。铜无论在钢经高温加热后还是在室温下经一定程度的腐蚀后,都会偏聚在钢的表面,这种偏聚一方面会造成铜脆损害钢的性能,另一方面又会形成保护层(如耐候钢),防止钢的继续腐蚀。含铜钢在1150℃加热2小时的条件下,在钢基体的表面和铁锈之间形成了连续的铜富集层,但在1150℃会形成铜脆,影响钢的性能,因此本实验制备了2种铜含量不同的含铜钢,先后在1000℃,800℃以及在变温度条件下进行了保温时间不同的高温氧化实验,以探寻含铜钢氧化过程中钢基体表面铜的富集行为规律。经过1000℃及以下的高温氧化并保温一定时间后,在含铜钢表面均发现有一定量的铜在钢表面富集,铜多数富集在靠近钢基体的氧化铁皮中,因此并未实现与基体的直接结合,并且富集的铜未连续分布。含铜钢在氧化过程中,基体表面铜的富集行为受到加热温度、保温时间、含铜量等多种因素影响。随着氧化温度升高,铜的富集量有所增加;随着保温时间增加铜的富集量有所增加;钢中铜含量增加,铜的富集量也有所增加,但在实验条件范围内,加热温度、保温时间和铜含量变化都未改变铜富集区弥散、断续分布的特点。由于铜未连续析出,因此并未起到保护基体的作用,随着保温时间的延长,氧化铁皮层的厚度不断增加,连续保温下氧化铁皮的厚度也比分散保温下的厚度增加。铜的富集现象并非单纯发生在氧化铁皮中或是基体表面,基体内部也产生了相应变化,且二者的形成原因经分析并不相同。氧化铁皮中的铜富集区是由于铁在氧化的过程中对铜产生挤压的力使其偏聚,而基体中的铜富集区主要是由于在高温加热以及后续的冷却过程中,钢中的铜析出并沿着铁的奥氏体晶界扩散并汇聚而成。含铜钢在高温氧化过程中,随着保温时间的增加,氧化铁皮中铜富集处氧含量有所增加,推断部分铜发生了氧化。
【关键词】：含铜钢 铜 高温 氧化过程 富集行为
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.1
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1.文献综述10-22
• 1.1 铜在钢中的作用10-15
• 1.1.1 铜脆现象及其解决方法10-12
• 1.1.2 铜在钢中的有益作用12-15
• 1.2 钢中的氧化铁皮15-20
• 1.2.1 氧化铁皮的产生15
• 1.2.2 初级氧化铁皮15
• 1.2.3 二次氧化铁皮15-16
• 1.2.4 三次氧化铁皮16
• 1.2.5 红色氧化铁皮16-17
• 1.2.6 氧化铁皮的去除17-20
• 1.3 铜在钢中的偏聚20-21
• 1.4 本论文的目的和意义21-22
• 2. 实验材料及实验过程22-30
• 2.1 实验材料22-23
• 2.2 实验方法23-29
• 2.2.1 实验用钢制备23-24
• 2.2.2 试样加热（对比操作）24-26
• 2.2.3 XRD物相分析26-27
• 2.2.4 金相样品制备27-28
• 2.2.5 组织观察28-29
• 2.3 实验设备29-30
• 3 实验结果及分析30-54
• 3.1 低铜钢（2.38%样品）在 800℃加热保温30-38
• 3.1.1 保温6小时30-33
• 3.1.2 保温12小时33-35
• 3.1.3 保温“6 小时+6 小时”35-38
• 3.2 高铜钢（6.80%样品）在 800℃加热保温38-48
• 3.2.1 保温6小时38-41
• 3.2.2 保温12小时样品41-44
• 3.2.3 保温“6 小时+6 小时”44-48
• 3.3 含铜钢（2.38%和 6.80%）在变温度条件下加热保温48-54
• 3.3.1 金相观察49-50
• 3.3.2 低铜钢SEM观察及成分分析50-51
• 3.3.3 高铜钢SEM观察及成分分析51-54
• 4 结论54-55
• 参考文献55-57
• 致谢57-58
• 作者简介58-59

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本文编号：991892