涂層對排氣管導(dǎo)熱與應(yīng)力的影響

刊名：Engineering Failure Analysis（英）

刊期：2015年第56期

作者：D.T.Oloruntoba

編譯：王亮

工程材料失效會導(dǎo)致產(chǎn)品性能缺陷。對由鋼制成的汽車排氣管進(jìn)行了熱循環(huán)和拉伸試驗(yàn)，目的是產(chǎn)生誘導(dǎo)應(yīng)力。利用金屬鋅對經(jīng)過處理的鋼樣品進(jìn)行裂縫修補(bǔ)，然后放在海水環(huán)境中檢查其電化學(xué)反應(yīng)。試驗(yàn)結(jié)果表明，鋅涂層鋼樣品（熱循環(huán)和拉伸試驗(yàn)）具有較強(qiáng)的抗腐蝕性能，能夠抗腐蝕開裂，而未涂鋅涂層的樣品抗腐蝕能力較差。涂層對工程材料具有保護(hù)作用，這是由于在氯化物環(huán)境中鋅涂層為陽極。

排氣管材料的熱處理會使材料的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致不同的電沉積速率。通過850℃熱處理的排氣管材料，在氯化鈉溶液中的抗腐蝕性能較高。為進(jìn)一步提高排氣管材料的抗腐蝕能力，可以對經(jīng)850℃熱處理后的材料進(jìn)行鋅電沉積。在相同的電鍍參數(shù)下，不同拉伸材料的鋅電沉積不同，這主要是由于鋼樣品的晶粒取向和位錯(cuò)不同。熱處理樣品中的鐵素體/珠光體，在低碳鋼樣品上可能會產(chǎn)生陽極/陰極。排氣管的材料同時(shí)經(jīng)過熱處理和電鍍鋅，特別是在氯離子環(huán)境下耐高溫腐蝕能力更好。

排氣管的運(yùn)行溫度在250～1150℃范圍內(nèi)。發(fā)動機(jī)在起動、運(yùn)行速度較慢或臨時(shí)停車時(shí)，會使排氣管溫度產(chǎn)生很大梯度，導(dǎo)致排氣管失效。溫度在730～1150℃時(shí)排氣管中鐵合金微觀結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生變化，其抗腐蝕能力也會發(fā)生變化，其失效模式是管道破裂和泄漏。材料熱處理時(shí)會產(chǎn)生熱應(yīng)力，許多脆性材料發(fā)生破壞取決于其應(yīng)力分布，而不是其受到的最大應(yīng)力。在水/蒸汽條件下的碳鋼，熱沖擊會導(dǎo)致材料損壞。材料內(nèi)部殘余奧氏體對回火鋼的斷裂韌性也有影響。本研究旨在提高排氣管材料在高溫環(huán)境下的抗腐蝕能力。采用電鍍工藝為金屬材料提供防腐保護(hù)。鋅是一種金屬材料，作為陽極可以防止低碳鋼的腐蝕。