涂层对排气管导热与应力的影响

刊名：Engineering Failure Analysis（英）

刊期：2015年第56期

作者：D.T.Oloruntoba

编译：王亮

工程材料失效会导致产品性能缺陷。对由钢制成的汽车排气管进行了热循环和拉伸试验，目的是产生诱导应力。利用金属锌对经过处理的钢样品进行裂缝修补，然后放在海水环境中检查其电化学反应。试验结果表明，锌涂层钢样品（热循环和拉伸试验）具有较强的抗腐蚀性能，能够抗腐蚀开裂，而未涂锌涂层的样品抗腐蚀能力较差。涂层对工程材料具有保护作用，这是由于在氯化物环境中锌涂层为阳极。

排气管材料的热处理会使材料的微观结构发生改变，导致不同的电沉积速率。通过850℃热处理的排气管材料，在氯化钠溶液中的抗腐蚀性能较高。为进一步提高排气管材料的抗腐蚀能力，可以对经850℃热处理后的材料进行锌电沉积。在相同的电镀参数下，不同拉伸材料的锌电沉积不同，这主要是由于钢样品的晶粒取向和位错不同。热处理样品中的铁素体/珠光体，在低碳钢样品上可能会产生阳极/阴极。排气管的材料同时经过热处理和电镀锌，特别是在氯离子环境下耐高温腐蚀能力更好。

排气管的运行温度在250～1150℃范围内。发动机在起动、运行速度较慢或临时停车时，会使排气管温度产生很大梯度，导致排气管失效。温度在730～1150℃时排气管中铁合金微观结构会产生变化，其抗腐蚀能力也会发生变化，其失效模式是管道破裂和泄漏。材料热处理时会产生热应力，许多脆性材料发生破坏取决于其应力分布，而不是其受到的最大应力。在水/蒸汽条件下的碳钢，热冲击会导致材料损坏。材料内部残余奥氏体对回火钢的断裂韧性也有影响。本研究旨在提高排气管材料在高温环境下的抗腐蚀能力。采用电镀工艺为金属材料提供防腐保护。锌是一种金属材料，作为阳极可以防止低碳钢的腐蚀。