渗铝

渗铝
aluminize；alumetize
常用的渗镀品种之一，欲渗入的元素为铝。

被渗镀的材料可以是碳钢、不锈钢、镍基合金和钴基合金等。

渗铝的方法有固体粉末渗铝、热浸渗铝、料浆渗铝、气体渗铝、喷镀渗铝、快速电加热渗铝等多种。

渗铝工艺已在炼油、冶金、化工等方面得到广泛应用。

渗铝层有良好的抗高温氧化性，耐大气、海水、工业循环水、耐高温硫化物腐蚀和防止钢材的应力腐蚀破裂等优良性能。

渗铝钢在石油化工装备中的应用
石油化工装备，有些需在中、高温（400-800℃）、强、腐蚀介质（如H2S、SO3、S02、CO2、NH3、有机酸等）和硬质颗粒（催化剂）的冲刷磨损条件下工作。

要求材料具备较好的耐腐、耐蚀和抗氧化性，能满足这些要求的，几乎全是价昂的高档材料。

但应用普通碳钢渗铝，可基本满足上述要求，是一种价廉物美的材料，因而得到了广泛的应用。

渗铝钢是对碳钢母材经过渗铝工艺处理，形成0.1-0.3mm的渗铝表层。

渗铝层具有耐磨、耐蚀和抗氧化性能，可满足特殊需求，但碳钢母材本身的性能不变或有所提高。

一、机械性能
钢材渗铝一般在1000℃左右的奥氏体区域进行，由于渗铝后的冷却速度不同，母材可能出现各种不同的相变组织（如马氏体、索代体等）。

合金钢容易产生相变，引起机械性能的变化，因此合金钢渗铝目前很少应用。

低碳钢（C小于等于0.25%）渗铝后，不发生相变，只有晶粒大小的变化；只要正确地控制渗铝处理后冷却速度，可以细化晶粒，提高强度和韧性，所以应用最为广泛。

以20号碳钢为例，渗铝后在空气中冷却晶粒细化，由原来的5-6级上升至7-8级，强度和韧性都有所提高；渗铝后在炉中冷却，晶粒会粗化至4-5级，机械性能有所下降，但仍符合GB699-65要求，不影响使用。

二、抗氧化性能
同一钢种，渗铝后比不渗铝的抗氧化性能有较大幅度的提高。

如20号碳钢的使用温度为500℃，渗铝后可提高至800℃；20碳钢渗铝后900℃保温10h，抗氧化能力提高153倍。

1cr18Ni9Ti不锈钢使用温度为800℃，渗铝后可提高到800-1200℃。

钢材的抗氧化能力取决于表面氧化膜的保护作用。

渗铝钢高温氧化时，生成尖晶石结构
的Al2O3·FeO。

这种化合物的结构堆垛密度大、无空位、无缺陷，其它的元素原子不易扩散进出，同样与空气中的氧隔绝，所以阻止了氧化。

三、耐腐蚀性能
碳钢渗铝后，渗铝层从外向内形成的化合物依次为Al2O3·FeO→FeAl3→Fe2Al5→FeAl2→FeAl→Fe3Al，耐腐蚀性极优。

在SO3、SO2、H2S和海水介质中耐蚀性能都有大幅度的提高。

如在60%H2S试验条件下，20号碳钢渗铝后，较不渗铝时，腐蚀率降低29倍；在10%H2S试验条件下，腐蚀率降低290倍。

应当指出，高密度的Al2O3·FeO化合物膜，完整地复盖着金属表面，不但阻止氧化，同时也阻止腐蚀，腐蚀介质的原子不能与铁原子接触，自然不发生化学腐蚀了。

四、耐磨性能
把20号碳钢、渗铝20号碳钢、Cr8CuMo马氏体钢作一比较，它们的硬度分别是Hv150,Hv900,Hv800；可见渗铝后的硬度已超过Cr8CuMo马氏体钢。

再把它们在磨损试验机上作对比试验，得出的结果渗铝20碳的耐磨性是20碳钢的7.5倍，是Cr8CuMo马氏体钢的1.5倍。

渗铝层中的Fe-Al化合物，硬度极高，可大于60HRC。

渗铝钢由于具有耐磨、耐蚀、抗氧化特性，所以应用十分广泛。

如炼油厂的减压蒸馏装置，高温部位受环烷酸和硫的腐蚀，过去使用20号碳钢炉管弯头，腐蚀率为0.15-0.95mm/a。

采用20号碳钢渗铝变头腐蚀率下降到0.05mm/a 以下。

又如炼油厂干式减压塔内矩鞍型填料环，分别采用碳钢渗铝环和lCr13、lCr18Ni9Ti不锈钢制造，生产试用346天表明，碳钢渗铝环的耐蚀耐磨性是lCr13钢的4倍，是lCr18Ni9Ti钢的3.5倍。

大连石化公司用渗铝20号钢和制造海水进出管道，耐蚀性能远远好于20号钢。