鐵素體不銹鋼熱軋板材高溫氧化行為及晶粒長大過程研究.pdf

1、本文主要對三種熱軋鐵素體不銹鋼的高溫氧化和動力學(xué)行為進行研究。通過將三種典型的鐵素體不銹鋼J409L、J410S、J430在箱式保溫爐中于700-1000℃下進行保溫,分別記錄了其不同情況下的氧化增重,并制備了不同情況下的金相試樣。通過金相分析、SEM、XRD、EDS及動力學(xué)分析,研究了其氧化物的構(gòu)成和變化情況,不同氧化膜情況下的氧化過程的控制因素和機理,以及晶粒長大過程的影響因素,計算了三種不銹鋼的高溫氧化和晶粒長大行為的活化能,并用

2、L-M參數(shù)對整個過程進行了描述。
　　 研究結(jié)果表明:三種鐵素體不銹鋼在具有抗高溫氧化性能的情況下,其氧化增重曲線均為拋物線型,在氧化的開始階段(5h以內(nèi)),三種不銹鋼的氧化均受到金屬與氧反應(yīng)速率的控制,增重極快。在氧化膜包覆完整個金屬后,氧化過程根據(jù)氧化膜的情況的不同(Cr的Cr2O3相,尖晶石結(jié)構(gòu)),受到金屬離子通過氧化膜或氧在氧化膜中擴散的控制。最后當(dāng)溫度與時間超出了一定范圍后,氧化膜沿著氧化膜/金屬界面在裂紋和空洞的作用

3、下脫落,使得材料受到破壞,進入新的氧化循環(huán)。
　　 計算表明,三種鐵素體不銹鋼的表觀活化能為:Eα(J409L)=245.4 KJ/mol,Eα(J410S)=228.1 KJ/mol,Eα(J430)=234.2 KJ/tool,與700℃-900℃時鉻氧化(生成Cr203氧化層)的活化能Ea=277.40KJ/mol相近,說明了Cr在抗氧化中的重要作用。宏觀、微觀及動力學(xué)分析,表明在三種不銹鋼中,J409L的抗氧化能力最好。

4、分析認為,這主要與其良好的成分控制、活潑元素Ti的存在有關(guān),同時其良好的組織結(jié)構(gòu)也起到了有益的作用。
　　 三種鐵素體不銹鋼的原始狀態(tài)下都具有一定的晶粒尺寸,在進行動力學(xué)分析時不能忽視其原始晶粒尺寸,本文中以希勒特模型進行了分析,計算三種鐵素體不銹鋼的晶粒長大激活能分別為103.8KJ/mol、124.5KJ/mol、128.5KJ/mol,并得出了三種不銹鋼晶粒長大的動力學(xué)方程,可以對不同溫度下的晶粒尺寸隨溫度變化進行預(yù)測。試