Fe-Cr钢在空气中的氧化行为

为了测定不同质量分数的铬元素对钢高温氧化行为的影响,采用热重法对Fe-5Cr钢与Fe-10Cr钢在800～1 200℃下进行高温氧化研究。建立了两钢种的氧化动力学模型,计算出了两钢种的激活能。利用金相显微镜和X射线衍射对两钢种氧化后的断面形貌和物相进行了分析。结果表明,两钢种的高温氧化动力学曲线遵循抛物线规律,Fe-5Cr钢的激活能小于Fe-10Cr钢。800℃下,Fe-5Cr钢生成不连续的氧化铁皮,Fe-10Cr钢氧化铁皮极少部分形核。900～1 200℃下,氧化铁皮结构由外向里依次为Fe₂O₃、Fe₃O₄和Cr₂O₃。由于Cr₂O₃的阻碍作用,氧化铁皮中没有发现FeO。由于高温和高氧分压,Cr₂O₃失效,导致两钢种在1 000～1 200℃下具有相似的氧化速率。     

Fe-2.2%Si钢在不同气氛下的高温氧化行为

为了探究硅元素、加热工艺参数(气氛、温度以及时间)对Fe-2.2%Si钢表面氧化铁皮形成过程的复合作用及影响机理,利用热重分析仪(TGA)研究了Fe-2.2%Si钢在600～1 150℃干燥空气和水蒸气条件下的高温氧化行为,利用试验得到的氧化增重数据计算出了氧化速率常数和氧化激活能,并建立了氧化动力学模型。此外,还明确了在2种气氛下氧化铁皮的生长机制与结瘤机理。试验结果表明,在2种不同氧化气氛下得到的氧化增重曲线均符合抛物线规律。当氧化气氛中含有水蒸气时,试验钢的氧化速率提高,氧化激活能降低,导致了试验钢的氧化增重增加。在2种氧化气氛下,试验钢的氧化产物均由氧化铁皮和氧化铁皮与基体界面处的富硅层组成,但在水蒸气下得到的试验钢的富硅层疏松多孔,且氧化铁皮中出现大量的孔洞以及裂纹。其氧化机制主要是氧化铁皮生长过程的生长应力以及水蒸气的存在导致生成的H₂向外扩散,造成氧化铁皮出现大量孔洞和裂纹,为氧化介质的扩散提供了通道,有利于气相物质扩散,进而促进了试验钢的氧化行为。此外,由于在氧化铁皮与基体界面形成的富硅层消耗了基体中的硅元素,导致基体表层出现贫硅区,氧化介质可以通...     

核能用2.25Cr-1Mo钢水蒸气氧化行为

 为了研究核电用2.25Cr-1Mo钢的抗蒸汽氧化性能,在500 ℃、0.1 MPa水蒸气条件下,对2.25Cr-1Mo耐热钢进行了600 h的氧化试验,利用分析天平测定样品氧化增重,获得氧化动力学曲线,通过扫描电镜观察分析了氧化膜的形貌和结构,结合X射线衍射和能谱分析对氧化产物进行物相分析。试验结果表明,2.25Cr-1Mo耐热钢的氧化增重曲线符合立方规律;氧化膜为双层结构,氧化膜内层较为致密的主要物相为(Fe,Cr)₃O₄尖晶石,氧化膜外层疏松多孔主要物相为Fe₃O₄和少量Fe₂O₃;腐蚀速率测定结果表明,该材料具有较好的抗蒸汽氧化性能。     

高Al低密度钢的高温氧化行为

为观察Fe-Mn-Al-C系高Al低密度钢在高温下的抗氧化性能,采用氧化增重法测定了4种合金在950~1 100℃下的氧化动力学曲线。通过SEM观察氧化层形貌特征,利用线扫描能谱分析氧化后合金元素的变化,分析了28Mn-10Al合金氧化膜发生膨胀破裂的原因。结果表明,Al元素提高钢的抗氧化性,而Mn元素则降低Al的抗氧化性。抗氧化性较好的28Mn-12Al、20Mn-10Al合金表层未发现Fe的氧化,而氧化严重的28Mn-8Al合金氧化层Fe元素含量较高。28Mn-12Al合金抗氧化性最好,氧化膜的连续性及致密性优于其他3种合金,氧化物连续且晶粒细小,在氧化过程中具有一定的防护作用。     

TA15钛合金高温氧化行为

研究TA15钛合金在750~950℃,空气中氧化1~150 h的氧化动力学规律,采用SEM、XRD及EPMA测试技术分析该合金氧化层的显微组织形貌、相组成和复合结构,并对氧化膜的生成机理进行探讨。结果表明:合金在750、850和950℃温度下的氧化行为均符合抛物线规律,但在950℃以上随氧化温度的升高和保温时间的延长,氧化质量增加值持续升高,并远大于750℃和850℃时的氧化质量增加。750℃和850℃下氧化150 h后,合金氧化层结构为TiO2/Al2O3/TiO2/基体;950℃下氧化150 h后合金的氧化层结构为TiO2/Al2O3/TiO2/Al2O3/TiO2/Ti3Al/基体。     

含铜钢高温氧化过程中气氛条件对铜行为的影响

铜在钢中形成热脆,为控制铜的富集量,有必要弄清高温氧化时铜的行为。本文研究了含0．1％Cu钢氧化时,气氛条件对Cu行为的影响。在干燥的有氧气氛下氧化,可减少Cu在氧化皮与金属界面处的富集,降低Cu浓度。含Cu钢中的Cu在低氧气氛中氧化时,Cu可随水蒸气蒸发掉,可减少Cu在氧化皮与金属基体界面处的富集。     

TA32钛合金高温连续氧化行为研究

采用氧化增重法研究了表面有/无喷涂氮化硼高温润滑剂的TA32钛合金在热成形温度为750～850℃范围内的氧化行为,通过SEM和EDS等微观分析方法对氧化层的表面形貌和成分、截面厚度和成分进行分析,并对氧化机理进行探讨。结果表明,氧化温度、时间和氮化硼润滑剂是影响TA32钛合金氧化行为的重要因素。在750～850℃其氧化速率均符合直线-抛物线规律,800℃以上氧化剧烈且发生氧化膜脱落现象;在高温下其氧化膜随着时间逐渐增厚,氧化物由颗粒状变为短棒状和针状,氧化皮逐渐变得疏松多孔。氮化硼润滑剂对TA32钛合金有很好的氧化保护作用,其表面氧化层成分为Ti O2、Al2O3和Ti3Al。     

00Cr25Ni22Mo2N奥氏体不锈钢的高温氧化行为

采用静态增重法研究了00Cr25Ni22Mo2N奥氏体不锈钢在不同温度下的循环氧化动力学曲线.结果表明,00Cr25Ni22Mo2N不锈钢在700℃时的氧化动力学曲线是一条平行于时间轴的直线,这说明其在该温度下氧化反应非常微弱;在800和900℃时的氧化动力学曲线遵循抛物线氧化规律,具有良好的抗氧化性能.利用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射对氧化膜的表面形貌、截面形貌和相组成进行研究,发现该钢在3个温度下都生成了致密和黏附性好的保护性氧化膜,700℃生成的氧化膜主要由Cr2O3和Fe2O3组成,氧化膜很薄;800℃生成的氧化膜由Cr2O3、Fe2O3和少量的NiCr2O4、FeCr2O4组成,氧化膜厚度增加;900℃生成的氧化膜由Cr2O3、Fe2O3和NiCr2O4组成,氧化膜厚度进一步增加.认为氧化膜组成和结构是00Cr25Ni22Mo2N不锈钢具有良好抗高温氧化性能的重要原因.     

铜含量对改良型T91钢高温氧化行为的影响

 为了研究铜元素对改良型T91钢抗高温氧化性能的影响,在650 ℃空气环境下,采用了高温氧化试验法和不连续称重法,获得了3种不同铜含量的高温氧化动力学曲线,并利用XRD、SEM、EDS对其高温氧化膜的物相、表面及截面形貌结构和特征进行了分析。结果表明,随着铜含量的增加,改良型T91耐热钢的抗高温氧化性能得到提高,表面氧化膜的晶粒增大,且更为均匀、致密;氧化膜为双层结构,外层为疏松多孔的Fe₂O₃“非保护性”氧化膜,内层则拥有连续致密的“保护性”氧化膜;铜元素在高温氧化过程中对铝、硅元素的扩散有一定的促进作用,可生成Al₂O₃和SiO₂保护性氧化膜,在与Cr₂O₃保护性氧化膜的共同作用下提高了试验钢的抗高温氧化性能。     

铝对310S耐热钢高温抗氧化性能的影响研究

采用增重法研究了通过WS-4非自耗真空电弧炉制备的w(Al)为2%～10%的310S耐热钢在1 200℃×30h空气中的抗氧化性能.用扫描电镜(SEM)观察了氧化层的表面形貌,X射线衍射仪(XRD)分析了氧化膜层的相组成.研究表明:加人铝后显著提高了310S钢的高温抗氧化性能,且310S钢的高温抗氧化性能随着铝含量的增...     

Influences of Alloying Elements on Oxidation Behavior of Steels and Microstructure of Oxide Scales

In order to figure out the oxidation behavior of steels during heating,five micro-alloyed steels were subjected to continuous and isothermal oxidation using the thermo gravimetric analyzer and the Gleeble-3500thermo-mechanical simulator.The microstructure of oxide scales,especially the thickness fractions of Fe2O3,Fe3O4 and FeO layers,was analyzed using the scanning electron microscope(SEM),electron probe microanalyzer(EPMA)and electron backscattered diffraction(EBSD)techniques.The micro-alloyed steels containing alloying elements(Si,Cr,Ni and Cu)show a higher oxidation resistance compared with the low carbon steel.It is found that alloying elements accumulated at scale/substrate interface during high temperature oxidation.Alloying elements function in two ways in the oxidation of steels:one is enhancing the scale/substrate interface and consequently suppressing the blister of scales;and the other is impeding the outward diffusion of iron cations from substrate to scales,resulting in the decrease of oxidation rate.As the diffusion of iron cations is impeded,the thickness fractions of Fe2O3 and Fe3O4of micro-alloyed steels are more than those of low carbon steels.     

Cr35Ni45钢高温长期服役过程的氧化与渗碳机理

采用扫描电镜、电子探针和X射线衍射等手段对不同服役时间（原始态、1.5a和6a）Cr35Ni45乙烯裂解炉管内壁的氧化与渗碳机理进行了系统分析.结果表明：高温长时服役后炉管内壁出现了氧化层、碳化物贫化区和碳化物富集区三个区域,其氧化行为包括Cr₂O₃外氧化和SiO₂内氧化,且服役过程中外氧化膜发生反复破坏和重建;炉管服役过程的渗碳行为主要由内表面结焦引起,外氧化膜的反复破坏可以加重渗碳,但外氧化膜在破坏后能自动修复,所以服役态两个炉管的渗碳程度较轻;外氧化膜的反复破坏和重建使亚表层贫铬,导致形成碳化物的临界碳浓度增加,在内壁亚表层形成贫碳化物区,多余的碳原子在其内侧析出,形成碳化物富集区.     

铁素体-马氏体钢P92在超临界水中的腐蚀行为

研究了铁素体-马氏体钢P92在400~600℃、25 MPa 超临界水中的腐蚀行为.用 X 射线衍射(XRD)和扫描电镜-电子能谱(SEM-EDX)分析了氧化膜微观组织,对 P92在超临界水中的腐蚀动力学规律进行了分析.结果表明：温度对腐蚀速率有显著影响,600和500℃的腐蚀增重分别为400℃的5.32倍和1.59倍;400和500℃超临界水中腐蚀动力学遵循立方规律,600℃时近似遵循抛物线规律;氧化膜为双层结构,外层氧化膜为柱状 Fe3 O4相,内层氧化膜为 Fe3 O4和 FeCr2 O4相.