氧化皮显微结构的表征

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜和电子背散射衍射(EBSD)技术,研究了热轧板表面氧化皮显微结构的特征。结果表明,低碳钢热轧板表面氧化皮主要是Fe3O4与游离铁的混合物;Fe O和Fe3O4复合结构的氧化皮比单一Fe3O4氧化皮更易被酸洗掉。EBSD技术能鉴别氧化皮的结构及其组成相。     

冷却工艺对SPHC热轧板卷表面氧化铁皮结构的影响

采用SEM、XRD观察并研究SPHC热轧板卷不同位置表面氧化铁皮的微观形貌、相结构及其组成比,探讨冷却速率、环境因素对SPHC热轧板卷表面氧化铁皮的形貌和相组成比的影响规律。结果表明,在20m取样位置1/2处冷却速度较低、处于贫氧状态,SPHC热轧板表面氧化皮基本为Fe3O4单相,随着冷却速率的提高,FeO相逐渐增多,1/8处呈Fe3O4和FeO两相结构,相组成比约为Fe3O4∶FeO=66.9∶31.9,氧化铁皮厚度均为8μm左右;在1m取样位置1/2处冷却速度较低、处于富氧状态,表面氧化皮基本呈Fe3O4和Fe2O3两相,组成比约为Fe2O3∶Fe3O4=39.8∶56.5,随着冷却速率的提高,相组成转变为FeO、Fe3O4和Fe2O3,组成比约为Fe2O3∶Fe3O4∶FeO=25.3∶43.3∶31.4,氧化铁皮厚度均为12μm左右。     

温度对氢气还原热轧碳钢表面氧化皮的影响

热轧碳钢BRC3表面氧化皮由最外Fe2O3层、中间fe3O4层及最内FeO层组成,Fe3O4层与FeO层的厚度比约1:3.在氧化皮的加热过程中,加热温度低于500℃,氧化皮的成分及结构保持不变;加热温度升高至600℃,FeO层内有大量Fe3O4析出;加热温度为700℃,氧化皮中只存在单一的FeO层.在氢还原过程中,还原温度为400℃时,仅有表层很小一部分氧化皮被还原,当还原温度为500℃时,氧化皮完全被还原为金属铁;但当还原温度升高至600及700℃时,还原效果反而略有下降.     

卷取温度对510L钢氧化皮结构的影响

利用模拟法研究了热轧卷曲温度对汽车大梁钢510L氧化皮结构的影响.结果表明,精轧后的510L钢表面氧化皮主要由FeO层和少量Fe3O4层组成;在不同的卷取温度下,FeO层发生不同程度的共析反应,最终形成不同结构的表面氧化皮;在450～550℃时,FeO层共析反应发生的速度最快,形成的最终氧化皮中Fe3O4含量也最多.     

冲压件黑皮的酸洗

冲压件（钢板）在热轧过程中所产生的黑皮，是由Fe2O3、Fe3O4和少量的FeO组成。这种结构较复杂的氧化皮很难用普通酸洗的方法去除。采用浓盐酸和硝酸（体积比为3：1）进行酸洗，虽然去除速度快，但由于硝酸浓度高，产生黄烟多，环境污染严重，且基体易腐蚀、发脆。实践表明．如应用盐酸、硫酸和少量硝酸混合水溶液进行酸洗，便可解决上述问题。     

盐酸基酸洗液对热轧304不锈钢表面氧化铁鳞酸洗效果研究

采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)对不同Cl-浓度酸洗液作用下304热轧不锈钢酸洗后表面残余氧化铁鳞的形貌、结构、组成进行了分析。结果表明:随着Cl-浓度的提高,有利于去除与304热轧不锈钢板表面紧密接触的致密氧化层。致密的氧化层主要是以Cr2O3为主,其次是Fe的氧化物(Fe2O3,Fe3O4和FeO)等;当Cl-浓度含量为145mg/L时,可较彻底的清除304热轧不锈钢表面致密的氧化层,且该Cl-浓度酸洗后304不锈钢热轧板所对应的钝化处理后钝化膜厚、致密性好。     

低碳低硅合金钢盘条氧化铁皮微观结构的电子显微学研究

采用EDS和XRD等技术研究了吐丝温度为950 、980 ℃时低碳低硅钢盘条氧化铁皮的显微结构特征及组成相。采用EBSD技术研究了低碳低硅合金钢盘条氧化铁皮的微观结构。实验结果表明：盘条的氧化铁皮结构主要有3层,最内层为FeO,中间层为Fe3O4,而最外层为Fe2O3,且FeO层最厚。吐丝温度对氧化皮厚度有显著影响,吐丝温度较高的情况下氧化皮较厚且结构疏松,有利于机械剥离。盘条氧化铁皮FeO层晶粒尺寸小于Fe基体的晶粒尺寸。盘条氧化铁皮中的FeO相比例最高,相比例与氧化铁皮各层的厚度关系一致,其中吐丝温度较低的实验钢中FeO比例较小,Fe3O4和Fe2O3比例较高。     

混合气氛下SO2对低碳钢高温氧化行为的影响

研究了SPHC低碳钢分别在SO2浓度为0、100、200、500和1000 mg/m3的SO2-CO2-O2-N2混合气体中1200℃时的氧化行为,通过XRD分析氧化层的组成,使用SEM和EDX分析了氧化层的微观形貌和元素分布,采用热压缩实验和金相显微镜分析了氧化皮的除鳞难度。结果表明,SO2浓度高于200 mg/m3时,基体抗高温腐蚀性能明显降低。当SO2浓度高于500 mg/m3时,在氧化层和基体的界面处开始生成较为完整的FeS层,界面处富集的FeS降低了高温下氧化皮的粘附性,破坏高温下氧化皮的完整性,导致氧化加剧;同时降温后又附着在基体表面,提高了降温后氧化皮的去除难度。外层氧化层的Fe2O3层和Fe3O4,FeO混合层的结构在实验的SO2浓度范围内几乎保持不变。通过控制气氛中SO2含量,可以有效控制FeS在界面处的偏聚,减少低碳钢的高温腐蚀,降低后期氧化皮去除难度,提高产品的表面质量。     

SPHC钢高温空气氧化动力学的研究

采用热重法研究了SPHC钢在500～1050℃之间的高温空气氧化动力学.通过扫描电镜对氧化层的形貌和厚度进行了观察,利用X射线衍射仪和激光拉曼光谱仪对氧化层进行了相结构分析.结果表明:SPHC的高温空气氧化动力学曲线符合抛物线规律.570℃以下氧化时,氧化层主要由Fe3O4和Fe2O3组成;570～80HD℃之间氧化时,氧化层由极薄的Fe2O3外层,Fe3O4中间层和靠近基体的FeO组成,FeO层厚度占整个氧化层的90%以上;900℃氧化时,FeO层中出现许多颗粒状的Fe3O4小颗粒.     

热处理工艺对热轧带钢氧化皮结构及其耐蚀性的影响

利用不同热处理工艺在热轧带钢表面形成不同组成与结构的氧化皮。采用SEM、XRD、LRS、干湿周期浸润腐蚀实验、EIS测试、开路电位测试对不同氧化皮热轧带钢在NaHSO3溶液中腐蚀行为进行了研究。研究表明,慢冷和炉冷所制热轧带钢氧化皮均由Fe2O3、Fe3O4、FeO和Fe组成,其中Fe2O3是微量的,前者含有更多的Fe3O4,后者含有更多的FeO。慢冷所制氧化皮致密、连续、厚度均匀;炉冷制备的氧化皮致密性较差,含有大量的缺陷。慢冷制备的氧化皮热轧带钢的耐蚀性要好于炉冷制备的热轧带钢的耐蚀性。     

氧化铁皮相结构的光电子能谱分析

通过光电子能谱（XPS）对氧化铁皮层相结构进行的分析,可以有效定性分析热轧板卷表面的氧化物结构相构成,再通过拟合不同峰位下高斯线型峰的面积,可计算各种Fe化合价含量比,并且通过刻蚀在厚度方向定量分析各种氧化物的含量对比,可有效表征氧化铁皮结构相的分布状态。通过检测表明：最表层Fe3O4占据主导地位,随着深度的增加,Fe3O4逐渐减少,同时FeO的比重开始增加,在整个氧化铁皮层中存在含量较低的单质Fe,表明氧化铁皮层中存在有共析的Fe3O4+αFe相。     

热轧工艺参数对汽车梁用钢表面氧化铁皮结构的影响

以热轧铌微合金化汽车梁用钢为研究对象,分别进行了氧化动力学和热模拟实验,研究了热轧工艺参数对热轧板表面氧化铁皮结构的影响。实验表明;汽车大梁钢在700℃时氧化增重随时间呈直线变化,而高于800℃时按抛物线规律变化。在热模拟实验中,模拟了从精轧到卷取段的氧化铁皮的生成情况。随着开轧温度的升高Fe3Ｏ４层的比例逐渐增大'随着终轧温度的升高共存层的厚度逐渐减小'YD93$cYD3共存层的比例随着卷取温度的降低而增大     

热轧带钢氧化层卷取与冷却过程中相变研究

利用Gleeble3500试验机模拟热轧带钢氧化层在不同卷取温度和冷却速度条件下的相变过程,采用激光拉曼光谱区分氧化层中细小析出相和分层组织结构。结果表明：氧化层中FeO在不同卷取温度和冷却速度条件下可形成几种典型的相变组织形态;降低带钢卷取温度和增加卷取后的冷却速度,有利于抑制Fe3O4在FeO层中的析出,提高热轧带钢表面氧化层酸洗去除效果。     

OXIDATION BEHAVIOR OF KOVAR ALLOY IN CONTROLLED ATMOSPHERE

Controlled oxidation experiments were performed on Kovar alloy by changing oxidation atmosphere, temperature, and exposure time to produce films with different oxide type and thickness. The results indicated that single Fe3O4 and single FeO were respectively obtained when Kovar alloy was oxidized in N2-2.31%H2O-0.95%H2 at 500℃ and in N2-2.31%H2O-0.5%H2 at 1000℃, and all kinetic curves followed linear relation; mixed oxides of FeO and Fe3O4 formed when Kovar was oxidized in N2-2.31%H2O at 1000℃and parabolic kinetics were obeyed. Analysis of metallographic cross section of oxides indicated that oxygen diffusion inward through the oxide scale is responsible for intergranular oxide, which had formed beneath the oxide scales when the oxide products were mixed oxides of FeO and Fe3O4, and which did not occur when the oxide was single FeO or Fe3O4. The oxidation model was also established.     

不同冷却方式对热轧带钢氧化皮结构及其耐蚀性的影响

利用不同冷却方式在SS400热轧带钢表面形成了不同结构的氧化皮,通过腐蚀形貌宏观观察、SEM、EDS、XRD、失重法、干湿周期浸润腐蚀加速实验和电化学方法对不同结构氧化皮的热轧带钢在NaHSO₃溶液中腐蚀行为进行了研究。研究表明,不同冷却方式下所制热轧带钢的氧化皮均主要由Fe₃O₄组成,另含有Fe₂O₃和Fe。随着冷却速度的减小,氧化皮中Fe₃O₄的含量增加,但未发现有FeO;随炉冷却所制热轧带钢的氧化皮较厚且均匀,并存在分层现象(外层为Fe₂O₃,内层为Fe₃O₄+Fe),在NaHSO₃溶液中耐蚀性最好;装罐冷却所制氧化皮较均匀平整,耐蚀性次之;自然空冷所制氧化皮存在着较多的缺陷,耐蚀性最差。     

Mechanism of Magnetite Seam Formation and its Role for FeO Scale Transformation

The phase transformation behavior of a thermally grown oxide scale of FeO on pure-Fe and an Fe–2wt%Au alloy was investigated. Particular attention was paid to formation of a magnetite seam, which is the Fe₃O₄ layer formed at the FeO/alloy interface at an initial stage of the phase transformation, since it has important effects on the overall phase transformation of FeO scale. A thin Au(Fe) layer was found to develop on the Fe–Au alloy at the FeO/alloy interface after 32 min of oxidation at 750 °C in air. This Au(Fe) layer prevented formation of a magnetite seam and accelerated the FeO eutectoid reaction. The Au(Fe) layer acted as a “chemical diffusion barrier” for inward diffusion of Fe from the FeO to the alloy substrate across the FeO/alloy interface and prevented magnetite seam formation.     

Fe- 0.6Si合金表面氧化铁皮空气条件下等温转变行为的研究

采用管式电阻加热炉,对Fe- 0.6Si合金在不同温度下表面生成的氧化铁皮的等温转变行为进行了研究。结果表明：氧化铁皮为4层分层结构,由外向内依次为较薄的Fe2O3层,Fe3O4层,较厚的FeO层和Fe2SiO4层。在等温氧化过程中,由于受离子浓度和体系中自由能以及过冷度的影响,氧化铁皮在400、450 、500 ℃等温转变时,在金相检测中可以发现先共析Fe3O4相,没有出现共析产物;在550～650 ℃之间没有出现先共析组织和共析组织。     

钢纤维用盘条表面氧化铁皮的控制研究

钢纤维用盘条表面氧化铁皮厚度和结构对其拉拔前的机械除鳞有较大的影响。为此,研究了不同吐丝温度和冷却工艺下盘条表面的氧化铁皮厚度和结构,结果表明：吐丝温度越高（860 ℃增加到890 ℃）,生成的FeO层越厚（22 μm）;冷却速率越快（05 ℃/s增加到1.5 ℃/s）,生成的Fe3O4层越薄（12 μm）。当吐丝温度为880 ℃、冷却速率为1.5 ℃/s时,氧化铁皮厚度较薄（总厚度15 μm）,致密度较高（FeO：Fe3O4厚度比为4∶1）,易于机械除鳞和拉拔。