精密铸造工艺制备的ZG40Cr25Ni20管卡在1100℃以下表现出优异的抗高温氧化和渗碳性能，但在含硫气氛中需采取表面改性处理。通过铸造工艺参数优化可使材料高温强度提升15%以上精密铸造ZG40Cr25Ni20管卡耐炉内高温腐蚀。

       精密铸造ZG40Cr25Ni20管卡耐炉内高温腐蚀性能研究对ZG40Cr25Ni20高合金耐热铸钢制造的管卡在高温工业炉内服役时面临的腐蚀失效问题，通过材料成分优化、微观结构表征及高温腐蚀试验，系统研究了该材料在高温复杂腐蚀环境下的性能表现。研究结果表明，精密铸造工艺制备的ZG40Cr25Ni20管卡在1100℃以下表现出优异的抗高温氧化和渗碳性能，但在含硫气氛中需采取表面改性处理。通过铸造工艺参数优化可使材料高温强度提升15%以上，为高温炉内管卡的设计选材提供了重要依据。

 一、ZG40Cr25Ni20材料的高温性能特征

 ZG40Cr25Ni20属于Fe-Cr-Ni系奥氏体型耐热铸钢，其典型化学成分为：C≤0.40%、Cr 23-27%、Ni 18-21%、Si 1.5-2.5%、Mn≤2.0%。高铬含量在高温下形成致密的Cr2O3氧化膜，镍元素则稳定奥氏体基体，使材料在800-1150℃区间保持优良的机械性能。通过精密铸造获得的铸态组织呈现典型枝晶结构，经1170℃×2h固溶处理后，晶界碳化物充分溶解，晶粒尺寸控制在ASTM 3-4级，显著提升材料高温塑性。

 在蠕变性能方面，ZG40Cr25Ni20在950℃、20MPa应力条件下的断裂寿命可达3000小时以上。其高温强度主要来源于固溶强化和Cr23C6型碳化物的沉淀强化，但当温度超过1100℃时，碳化物发生明显粗化，导致强度下降约40%。

 二、高温腐蚀机理及影响因素

 工业炉内复杂腐蚀环境对管卡材料构成多重威胁。在氧化性气氛中，材料表面形成双层氧化膜结构：外层为Fe-Cr尖晶石相，内层为连续Cr2O3膜层。当炉气含硫时，SO2与Cr2O3反应生成低熔点CrS（熔点1550℃），在温度循环作用下引发氧化膜剥落。实验数据显示，含0.5%SO2的炉气环境可使材料在1000℃下的腐蚀速率提高3-5倍。

 渗碳腐蚀主要发生在碳势较高的裂解炉环境。CO气体在材料表面分解产生活性碳原子，沿晶界渗入形成Cr7C3碳化物，导致基体贫铬区域扩大。扫描电镜观察发现，经1000℃×200h渗碳处理后，材料次表层出现50-80μm深的渗碳层，维氏硬度从初始的180HV提升至320HV，但冲击韧性下降60%。

 三、精密铸造工艺优化策略

 采用熔模精密铸造工艺时，浇注温度控制在1560±20℃可有效减少显微缩松缺陷。通过数值模拟优化浇注系统，使铸件凝固梯度从8℃/s提升至12℃/s，晶粒尺寸细化至50-80μm。添加0.03%La稀土元素可使枝晶间距缩小至15-20μm，氧化膜粘附功提升40%。

 热处理工艺对性能调控尤为关键。阶梯式固溶处理（1150℃×1h+1050℃×2h）使残余应力降低65%，高温持久强度提高18%。表面喷丸处理引入0.1-0.3mm深的压应力层，可使硫化腐蚀速率降低30%以上。

 四、工程应用与防护措施

 在乙烯裂解炉辐射段的应用实践表明，优化后的ZG40Cr25Ni20管卡在980℃工况下的使用寿命可达3年以上。对于含硫环境，建议采用HVOF喷涂CoCrAlY涂层，涂层厚度150-200μm可使抗硫化性能提升70%。在温度交变区域，配合波纹管膨胀节使用，将热应力控制在120MPa以下。精密铸造ZG40Cr25Ni20管卡耐炉内高温腐蚀