炉排是垃圾焚烧往复炉排中堆送垃圾并使之充分燃烧的重要部件，生产高性能的炉排是制造大型垃圾焚烧炉的关键技术之一。目前国内大型垃圾焚烧炉所使用的炉排主要依靠进口，且进口价格昂贵，而国内生产的炉排达不到工况要求或相对成本较高。本文通过分析炉排的工况条件及其主要失效机理，调研了国内外耐热耐磨合金及炉排材质的研究现状，在结合我国的矿产资源储量的基础上，以铬系耐热耐磨合金为研究对象；分析了合金元素对铬系耐热耐磨合金组织及其性能的影响；在此基础上，根据炉排的使用工况，结合舍夫勒组织图设计了三种铬系耐热合金炉排材料。采用中频感应炉，覆膜砂铸造，制备出了三种炉排材质。利用万能拉伸试验机、LeicaDMI5000M金相显微镜、扫描电镜、电子探针、X射线衍射、差热分析等手段研究了各合金的组织形貌及组成、组织稳定性、热膨胀系数、并对各合金的硬度、韧性、室温和高温强度、高温氧化性能和磨损特性等进行了测试。 结果表明，在实际铸造工艺下，ZG30Cr26Ni4合金的组织为铁素体-奥氏体基体、极少量（Cr，Fe）_(23)C_6和（Cr，Fe）_7C_3，高温下组织稳定；RTCr28Ni4合金的组织为奥氏体基体、沿晶界断续分布的条块状（Cr，Fe）_(23)C_6、少量的铁素体和少量的（Cr，Fe）_7C_3，高温下组织稳定；RTCr18合金的组织为珠光体基体、较多的（Cr，Fe）_7C_3、沿晶界断续分布的条块状（Cr，Fe）_(23)C_6和少量残余奥氏体，高温下组织不稳定。三种合金的热膨胀系数均在同一数量级且差别不大，都具有较高的室温强度。其中ZG30Cr26Ni4合金的硬度最低，韧性最好，高温强度较低；RTCr18合金的硬度最高，韧性最差，高温强度较高；RTCr28Ni4合金的硬度和韧性介于两者之间，高温强度最高。在950℃三种合金的氧化动力学曲线均符合抛物线规律，铬和硅含量对氧化膜的组成及形成机制具有较大的影响，相比之下，RTCr28Ni4在950℃的氧化膜致密完整且对基体具有较强的附着能力，保护性最好，ZG30Cr26Ni4合金次之，RTCr18合金较差。耐磨性方面，RTCr28Ni4合金的耐磨性最为优良，ZG30Cr26Ni4合金最差，RTCr18合金介于两者之间。所设计的三种炉排材质中，RTCr28Ni4合金具有较好的强韧性，高温组织稳定性、抗高温氧化性及耐磨性，综合性能优良。
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