幾種不銹鋼材料高溫氧化行為的研究.pdf

1、高溫用不銹鋼要滿足高的抗氧化性和耐蝕性這兩個(gè)基本要求，在綜合考慮使用性能和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)后可通過添加各種合金元素或?qū)ζ溥M(jìn)行表面處理手段而得到性能優(yōu)良的耐高溫不銹鋼。本文以分析某廠用作燒制高溫石墨的410S不銹鋼坩堝材料腐蝕破壞機(jī)理為目的，從該材料高溫服役被破壞后的形貌出發(fā)，利用SEM、EDS、XRD研究了其在含水蒸氣的高溫工業(yè)煤氣介質(zhì)中氧化后的元素?cái)U(kuò)散、氧化膜結(jié)構(gòu)、氧化產(chǎn)物類型等方面的內(nèi)容，總結(jié)出了該材料高溫氧化破壞的影響因素。在此研究基礎(chǔ)上

2、，選擇另外兩種分屬于鐵素體組織和奧氏體組織的430和304牌號(hào)的不銹鋼，采用循環(huán)氧化增重法分別確定在900和1000℃的O2氛圍中氧化時(shí)的相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù)并用顯微鏡記錄氧化進(jìn)程。從兩種材料的氧化速率，腐蝕產(chǎn)物類型和剝落方式等方面進(jìn)行對比。得出以下結(jié)論：
　　 (1)三種不銹鋼的氧化都遵循以下過程而進(jìn)行：致密薄膜橫向覆蓋金屬表面-氧化膜縱向增厚并變疏松-氧化膜出現(xiàn)裂紋-氧化膜分層-內(nèi)外氧化膜及氧化膜與基體間形成孔洞-氧化膜與基體分離

3、剝落。鐵素體型不銹鋼氧化破壞形式為點(diǎn)蝕和全面氧化，氧化膜上分布著點(diǎn)狀氧化物；奧氏體型不銹鋼以全面氧化為主，氧化膜為均勻平整的。
　　 (2)三種不銹鋼在氧化過程均先發(fā)生Cr的選擇性氧化，生成Cr2O3膜，都是合金元素向外擴(kuò)散而使氧化膜向外增厚的。鐵素型不銹鋼氧化后表層氧化物為鐵的氧化物，而奧氏體型不銹鋼氧化后表層氧化物為尖晶石類的混合氧化物。
　　 (3)三種鋼氧化后氧化層都出現(xiàn)分層，外層疏松且存在孔洞，內(nèi)層較致密，內(nèi)外

4、層問均存在縫隙，孔洞和縫隙是氧化氣氛中氧氣和水蒸氣等進(jìn)入的通道。鐵素體型不銹鋼410S和430在氧化后，均在氧化膜與基體的交界處出現(xiàn)了不連續(xù)的氣孔，而奧氏體型304無此現(xiàn)象。在氧化膜與基體交界處，在410S和304不銹鋼的內(nèi)氧化膜與基體間存在過渡層，該層貧Cr，厚度均約為8μm。而430的氧化膜總厚度約18μm，觀察不到過渡層。
　　 (4)溫度對氧化過程的影響非常大。在水蒸氣存在時(shí)，410S不銹鋼靠近高溫?zé)嵩吹奈恢醚趸ぞ植縿?/p>