37 1 ,av ol . 18 N o . 4 段辉平等 : 一种制备不 锈钢 内衬复合 钢管的新工艺 . 3 3 5 . 选取 F e Z o 3 、 C心 3 、 N IO 和 A I 粉等 作 为原材 料 , 充分 混 匀后 装 填在 中8 9 m m x 6 ~ x 10 0 m m 的 碳 钢钢 管 中 , 然 后 把充 填 铝 热 剂 的钢 管 卡 夹在 离心 机 上 , 使 其 高速 旋 转 , 同时点 燃 物 料 , 发 生下 列 化学 反应 : 、产少了.. 2 气、ù 4 了.`. F e ZO 3 + ZA I一 ZF e + A 1 2 o 3+ 8 3 6 k J C心 3 + ZA I= C r + A 1 2O 3+ 1 0 9 4 k J 3 N IO + ZA I = 3 N i + A 1 2 O 3 + 9 2 8 k J 图 1 S H S 一离心法制备不锈钢 内衬复合钢管原理示意 图 1 一碳钢钢管 ; 2 一 S H S不锈钢 内衬层 ; 3 一 陶瓷渣层 ; 4 一铝热剂 A 一铝 热反应及产物冷却过程 ; B 一 陶瓷渣层的去除过程 上述 几 个 反应 都 是 高 放热 反 应 , 反 应 绝热 温 度 可接 近 3 0 0 K , 因 此 产 物都 处于液 态 , 了 在 离 心力 作 用下 , 产物 F e 、 c r 、 N i 集 中在 靠 近碳 钢 钢管 的 内壁 处 , 形 成 2 一 3 ~ 厚 的不 锈钢 内衬 层 . 为 了 与传 统 不锈 钢 相 区 别 , 姑 且 把这 种 不锈 钢 称 为 S H S 不锈钢 . A 1 2 0 , 形 成 最 内层 残渣 , 通 过机 械 的方 法除 去 , 则 可制备 出内衬 不锈 钢复 合钢 管 . 2 结果及 分析 表 l 列 出 了 制备 的不锈 钢 层 的化 学 成 分 并 与 C F 一 8 铸 造 不 锈 钢 的 成 分’l] 对 照 . S H S 不 锈 钢 可 以 不 含 碳 , 如果 这种 工艺 采 用 的原 材料 几 乎不 含 表 1 不锈钢 成分 钢 种 S H S不 锈钢 C F一 8 C r 19 . 0 1 s ot Z I N l 10 . 4 A I C P S 3 2 0 . 0 1 0 . 0 0 9 0 . 0 1 8一 1 1 一 刁刀 8 《 0 . 0 4 《 0 . 0 4 碳 , 则可 制 备 出超 低碳 高 纯不 锈 钢 . S H S 不 锈钢 中的 P 、 S 含 量 也 比常规不 锈钢 的低 . 由于反 应不 完全 , 钢 中仍 含 有 一定 量 的 A l . S H S 不锈 钢 的化学 成 分 接近 18 一 8 不锈 钢 , 但 由于 A I 的 存 在 , 不 是纯 奥 氏体不锈 钢 , 而是 含有 铁 素体 的 双相不 锈 钢 . 图 2 是 不锈 钢 层 与外 层碳 钢 界 面 附近 的 S E M 形 貌 图 . 左 边是 碳 钢 , 右 边 为不 锈钢 , 中 间为 过渡 层 . 图 中下 部 的曲线 从 上到 下依 次 为 C r 、 iN 、 lA 的成 分分 布 曲线 . S H S 冶 金 过程 中 , 反 应 热 不仅使 产 物处 于 液 态 , 同时使 外 层 钢 管 内表 面 的一 薄 层 熔化 , 使之 与不 锈钢 层 实 现 冶金 结 合 . 从 图 中可 以 看 出在界 面 附近 形成 了 一层成 分 渐 变 的过渡 层 , 其厚 度 约为 10 “ .m 不 锈钢 层 主要 由奥 氏体 和 铁 素体 两相 组 成 , 呈典 型 的 铸态 组 织 . 在 轴 向铁 素体 以 弯曲 的 条 状 分布 在 奥 氏体基 体中 , 其 含量 取 决于 不锈 钢 中铬 组 元 的含量 , 但 与 s c h o e fe : 图存在 较大