铸造ZG5Cr18Mn6N侧导板耐热钢铲料板耐腐蚀在冶金、矿山、建材等高温重载领域，烧结机台车侧挡板、铲料板、高温炉辊等关键部件长期承受磨损、热冲击和腐蚀的三重考验。材料失效不仅导致设备停机，降低生产效率，更带来高昂的维护成本。

铸造ZG5Cr18Mn6N侧导板及耐热钢铲料板的耐腐蚀性能解析在冶金、矿山、建材等高温重载领域，烧结机台车侧挡板、铲料板、高温炉辊等关键部件长期承受磨损、热冲击和腐蚀的三重考验。材料失效不仅导致设备停机，降低生产效率，更带来高昂的维护成本。选择兼具优良耐热、耐磨与耐腐蚀性能的材料是这些工业设备保持长周期运行的根本保障。本文聚焦于铸造ZG5Cr18Mn6N耐热钢应用于该类部件的表现，深入探究其在严酷环境下的性能优势，尤其是耐腐蚀机理与实际效果。

一、 ZG5Cr18Mn6N材料特性与应用定位

ZG5Cr18Mn6N是一种重要的铸造高铬锰氮系奥氏体耐热钢，其典型化学成分如下：铸造ZG5Cr18Mn6N侧导板耐热钢铲料板耐腐蚀

*   碳(C)： 约0.50% - 提供基体强度、硬度和一定耐磨性。

*   铬(Cr)： 约18% - 核心耐蚀/耐热元素。形成致密、稳定的Cr₂O₃氧化膜，隔绝基体与腐蚀介质；显著提高材料高温强度与抗氧化能力。

*   锰(Mn)： 约6% - 替代部分昂贵镍(Ni)，稳定奥氏体组织；增强材料韧性；提升高温下的综合力学性能；在一定条件下也能形成具有保护性的Mn₂O₃或复合锰尖晶石氧化物。

*   氮(N)： 约0.15-0.25% - 关键强化剂。显著提高奥氏体稳定性（补足低镍影响）；强化基体强度与硬度；通过促进晶粒细化和形成Cr₂N等方式提升耐蚀性；有效抑制高温敏化。

该材料通过铸造手段成型（ZG表示铸钢），非常适合制造形状复杂、结构厚实（例如侧导板）、需兼具一定抗冲击能力（例如铲料板物料冲击）的耐热耐磨部件。其性能定位在传统高铬铸铁和高镍奥氏体耐热钢（如HK40）之间，具有良好的性价比，在<850℃的氧化/硫化腐蚀氛围中表现出色。

二、 ZG5Cr18Mn6N的耐腐蚀性能机理

ZG5Cr18Mn6N的优异耐腐蚀性能主要归功于以下机制：

1.  致密表面钝化层形成：

    *   在高温氧化氛围下（主要O₂），高铬含量促使其表面迅速形成一层主要成分为铬氧化物（Cr₂O₃）的连续、致密、具有自修复能力的保护膜。该膜层极大地阻碍了氧气向基体扩散和金属阳离子向外迁移，从而阻止材料内部的进一步氧化腐蚀。

    *   在高温环境下（如烧结矿工况），6%的锰元素可以参与形成复杂且稳定的（Fe、Cr、Mn）复合氧化物或尖晶石结构氧化物（如MnCr₂O₄）。这种复合氧化膜通常比单纯的Cr₂O₃拥有更好的附着力和稳定性，尤其在热循环冲击和复杂热腐蚀环境中，表现出更强的屏障保护作用。

2.  抗硫化腐蚀能力：

    *   在含有SO₂、H₂S等含硫气氛的高温环境中（如处理含硫矿石的烧结矿），传统材料面临的重大威胁是硫化腐蚀。硫倾向于与金属元素形成低熔点、脆性的金属硫化物（如FeS）。这些硫化物疏松多孔，无法像氧化膜一样提供保护，反而加速腐蚀。

    *   ZG5Cr18Mn6N的高铬含量在此发挥了核心作用。铬与硫形成的CrS/Cr₂S₃硫化物具有相对较高的热稳定性（熔点显著高于FeS），且更倾向于形成相对连续致密的层状结构，对基体腐蚀扩散有一定的阻滞作用。稳定的Cr₂O₃氧化膜基底本身就对硫化腐蚀的侵袭形成了第一道坚固屏障。 锰在抗硫化腐蚀中同样扮演正面角色，它能促进MnS等硫化物在基体内部分散析出而非只在表面聚集，减少了硫在合金表层的浓度，削弱了表面快速硫化的倾向；所形成的锰硫化物也能成为部分腐蚀路径上的阻碍点。

3.  氮元素的强化作用：

    *   抑制晶间腐蚀： 在长期高温服役下，铬容易在晶界处形成富铬的碳化物（如Cr₂₃C₆），导致晶界周围区域贫铬，成为腐蚀快速通道（晶间腐蚀）。氮元素（N）可以与碳竞争优先与铬结合形成更稳定的Cr₂N或Cr（C，N）复合析出物。这减少了对铬在晶界的耗损，使晶界附近区域仍保有足够的耐蚀铬浓度，大幅削弱了发生晶间腐蚀的趋势。

    *   提高钝态稳定性： 氮的存在有助于在材料暴露于电解液环境时稳定其钝化状态，提高材料的抗点蚀和均匀腐蚀能力（虽然不是主抗水溶液腐蚀材料，但在湿态接触或凝结酸液条件下有一定改善）。

    *   强化基体： 溶解态氮有效固溶强化基体，间接提升了抗腐蚀磨损能力。

 三、 铸造工艺对耐蚀性的关键影响

优质的材料性能最终需通过完善的铸造工艺来实现：铸造ZG5Cr18Mn6N侧导板耐热钢铲料板耐腐蚀

1.  精确控制成分： 确保Cr、Mn、N含量在目标范围上限是耐蚀性的基础。低硫（S<0.03%）至关重要，因为硫会形成有害的MnS夹杂物，成为点蚀起源或氧化/硫化膜中的薄弱点。磷（P）亦需严格控制。

2.  优质冶炼与脱氧： 采用中频炉+AOD/VOD等精炼手段，保证纯净度，减少有害气体（O、H、N₂）和各类夹杂物（氧化物、硫化物）。

3.  均匀凝固与热处理：

    *   均匀致密组织： 优化浇冒口设计、使用冷铁/保温冒口等措施，确保铸件顺序凝固或均衡凝固，减少宏观偏析、疏松、热裂纹（这些缺陷是腐蚀的“后门"）。

    *   合理热处理： 通常进行固溶处理（1050-1100℃加热后快冷），其核心目的在于：

        *   溶解有害碳化物： 特别是固溶处理能够重新让碳、铬、锰等关键元素熔入奥氏体基体，消除先期在晶界偏聚形成的复杂碳化物（如Cr₂₃C₆）。

        *   抑制晶间贫铬现象发生： 快冷状态下获得过饱和固溶体，延缓或防止铬碳化物在之后服役受热期间的重新析出和在晶界的集中分布。

        *   获得高韧性与均匀基体： 强化材料整体韧塑性，减少冷热疲劳开裂导致腐蚀介质渗入的风险。

4.  健全性保证： 通过无损探伤（如超声UT）确保铸件本体无缩孔、裂纹等严重内部缺陷。

四、 ZG5Cr18Mn6N在耐热部件上的应用效果与优势

以烧结机台车侧导板（挡板）和铲料板为例，这类部件直接接触炽热的烧结矿（温度600-800℃），承受剧烈摩擦、物料冲击，并暴露在高浓度烧结烟气（含O₂、SO₂、CO、CO₂、水汽、少量Cl⁻）形成的高温氧化腐蚀+高温含硫气氛腐蚀+热冲击/热循环等多因素复杂环境中。

在这种恶劣工况下，ZG5Cr18Mn6N相比传统材料（如普通高碳低合金耐热钢Cr25Ni20Si2）展现出显著优势：

*   优异的耐高温氧化能力： 稳定的Cr/Mn复合氧化膜提供坚实屏障，显著降低氧化增重率和剥落倾向。

*   突出的抗中高温硫化腐蚀性能： 在含硫烟气中，其表现远优于普通钢材，有效延缓了因硫化导致的表面疏松、粉化脱落和尺寸减薄。

*   良好的耐磨损与抗剥落性： 该钢在<850℃下具有良好的强度、硬度（铸态硬度HB ≥ 200，工作后可通过加工硬化进一步提高）和一定的韧性，能抵抗烧结矿料粒的冲刷和刮擦。耐蚀性本身是耐磨性的重要支撑——表面不易腐蚀导致疏松，基体强度得以保持，使材料更抗磨。

*   高性价比： 相比更高镍铬合金（如Cr25Ni20合金等），在满足使用温度要求的前提下，成本更具优势。

*   工艺适应性好： 铸造工艺可适应复杂结构（侧导板的形状多变特征）。

实践反馈： 多家钢铁企业在烧结机侧导板、挡板、导卫板甚至篦条上应用ZG5Cr18Mn6N铸件后，使用寿命普遍比原有材质（如Cr26系高铬铸铁或普通耐热钢）提高30%-50%甚至更高，显著降低了停机检修时间和备件成本，经济效益显著。

 五、 应用注意事项

1.  服役温度上限： ZG5Cr18Mn6N的持续安全使用温度通常不超过850℃。超过此温度，氧化速率显著加快，材料强度迅速下降。

2.  避免还原性和强酸性环境： 在强还原性气氛（如过量CO）或强酸介质（特别是HCl、浓硫酸）中，其Cr₂O₃保护膜易被破坏，耐蚀性将大打折扣。

3.  焊接修复： 确需焊接修复时，必须选用匹配焊材（如A402等）并严格执行预热（~350℃）及焊后热处理规范，否则极易在热影响区引发裂纹或严重贫铬导致的腐蚀。修复后应进行无损检测。

4.  环境载荷匹配： 对侵蚀性（如含高Cl⁻、高S环境叠加低温凝结酸腐蚀，或灰分中有大量碱性物质冲刷）的特殊工况，需评估其长期耐久性，必要时选择更高级别的镍基合金。

ZG5Cr18Mn6N作为一种高性价比的铸造奥氏体耐热钢，凭借其富含的铬、锰、氮元素带来的出色高温氧化防护能力与优良的抗中高温硫化腐蚀性能，结合铸造工艺固有的成型灵活性及较高的基体强度、硬度与韧性，成为制造烧结机侧导板、耐热钢铲料板以及类似工况下磨损腐蚀并重的关键备件的选择。严格把控铸件成分纯净度、内在组织均质性和热处理工艺质量，是确保其实现优良服役寿命的关键。在明确应用边界（特别是温度与腐蚀氛围限制）的前提下，选用ZG5Cr18Mn6N铸造部件，可为企业在高温高磨蚀高腐蚀环境下的设备稳定运行和降本增效提供强有力的材料保障。该材料代表了现代工业在成本、性能与可靠性的三重约束下寻求解的努力方向，其技术与经济双重效益已在实践中得到充分验证。