吐丝温度对82B线棒材氧化层结构与机械剥离性能的影响

为改善82B线棒材表面氧化铁皮的机械除鳞性能，研究了吐丝温度对氧化皮结构与机械剥离性能的影响。结果表明：82B钢线棒材表面氧化皮具有双层状结构，外层为Fe₃O₄,内层为FeO+Fe₃O₄,未检测到明显的Fe₂O₃层。当吐丝温度从880℃升高至930℃时，氧化皮的平均厚度从约14.46μm增加至16.39μm;[FeO+Fe₃O₄]/[Fe₃O₄]层厚比从2.69降至1.98。氧化层-基体界面微空隙层中含有大量Fe₃O₄粒子，微空隙层的数量与尺寸增加。随着吐丝温度的升高，氧化皮剥离形态由大块状转变为小块状与碎屑状，机械剥离表面残留大量以Fe₃O₄为主要组分的氧化铁皮，氧化铁皮临界剥离载荷与粘结强度增加。这表明提高吐丝温度将降低82B钢线棒材表面氧化铁皮的机械剥离性能。     

加热温度对10CrNiCuSi钢氧化铁皮的影响

为改善10CrNiCuSi船板钢表面质量粗糙的问题,采用电阻炉开展了1100~1300 ℃高温氧化试验,利用弯曲试验评价了氧化铁皮的剥离性,并研究了不同温度下氧化铁皮的演变规律。结果表明,随着加热温度的升高,氧化速率增大,氧化层厚度明显增加。氧化铁皮主要由Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO和内氧化层组成,而内氧化层主要由FeNiCu、Fe₂SiO₄和FeO相组成。加热过程中Fe₂SiO₄/FeO共晶液相的产生对氧化铁皮的剥离性具有重要影响。在1100 ℃和1150 ℃条件下,内氧化层中的Fe₂SiO₄呈现颗粒状或块状弥散分布,氧化铁皮与基体之间界面平直,氧化铁皮易于剥离;在1200、1250和1300 ℃条件下,Fe₂SiO₄-FeO或Fe₂SiO₄发生熔化形成液相渗入基体和氧化铁皮中,造成界面粗糙,而锚状FeNiCu相与基体及氧化铁皮具有较好的结合力,两者的协同作用造成氧化铁皮难于剥离。因此在1100 ~1150 ℃条件下去除氧化铁皮较为合适。     

马氏体时效钢蒸汽氧化膜的组织与性能

马氏体时效钢的热处理是实现其优异综合力学性能的关键工序，将时效工艺中的空气替换为水蒸气，有助于形成保护性氧化膜提高其耐蚀性。对T-250(00Ni18Mo3Ti1Al)和00Ni12Cr5Mo3TiAlV两种马氏体时效钢进行高温蒸汽氧化试验，采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱仪对氧化膜进行表征，使用拉伸法测试膜层与基体的结合性能。结果表明：两种钢的蒸汽氧化膜外层均由Fe₃O₄和少量Fe₂O₃组成。T-250钢的内氧化层为连续的Fe₃O₄层和少量楔入基体的非连续层，Ti和Mo元素富集；00Ni12Cr5Mo3TiAlV钢的内氧化层为楔入基体的(Fe, Cr)₃O₄非连续层，不含连续层，这种结构特征使其蒸汽氧化膜与基体的结合性能优于T-250钢。     

镍基单晶高温合金N5及其纳米晶涂层在900℃下O2和O2+20%H2O气氛中的氧化行为

以镍基单晶高温合金N5为基体,采用磁控溅射技术在基体表面沉积与其成分相同的纳米晶涂层,并对比研究合金及其纳米晶涂层在900℃下O₂和O₂+20%(体积分数) H₂O气氛中的氧化行为。结果表明,水蒸气加快了合金和涂层的氧化速率,促进合金表面氧化膜的剥落,并且影响了氧化膜的组成和结构。在O₂和O₂+H₂O环境中,合金表面氧化膜都由外层NiO、中间层NiAl₂O₄和内层Al₂O₃组成;但在O₂+H₂O环境中,合金氧化速率较大,外层氧化膜发生剥落。纳米晶涂层显著提高了合金的抗高温氧化性能,在O₂气氛中表面形成Al₂O₃,而在O₂+H₂O气氛中表面氧化膜主要为NiAl₂O₄。同时,纳米...     

TMCP工艺对低碳钢氧化铁皮演变规律的影响

为揭示0.05C-0.02Si-0.2Mn热轧带钢热加工过程中氧化铁皮的演变规律,运用Thermo-calc软件的TCFE7数据库对氧化铁皮的相变热力学进行分析;采用等温氧化试验测试了试验钢在不同温度（900~1200 ℃）下的氧化增重曲线,拟合计算出其氧化动力学参数;利用Gleeble3500热模拟试验机模拟控轧控冷（TMCP）工艺,用扫描电镜（SEM）分析不同工艺参数下氧化铁皮的形貌和组成。试验结果表明,随轧制温度的升高,氧化铁皮总厚度增加,Fe₂O₃层的百分比逐渐降低,而FeO层的百分比呈现先降低后增高的趋势;卷取温度对氧化铁皮厚度影响不大,但对其精细组织组成有明显的改变,450 ℃时FeO发生共析转变,转变产物为片层结构的a-Fe+Fe₃O₄共析组织。     

气体渗氮对F92钢在700 ℃空气中氧化行为的影响

利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)研究了F92钢供货态和渗氮后在700 ℃静态空气中的高温氧化行为,阐述了气体渗氮对F92钢氧化行为的影响。研究表明,渗氮后F92钢表面形成了氮的过饱和膨胀铁素体相和CrN相。供货态F92钢表面生成了薄且致密的(Cr, Fe, Mn)₂O₃和MnCr₂O₄氧化层,具有良好的保护性。此外,供货态F92钢表面有两种瘤状氧化物生成,一种由连续的Fe₂O₃构成,另一种独立的由外层Fe₂O₃和内层富Cr的(Cr, Fe, Mn)₃O₄组成。渗氮加剧了F92钢的氧化,基体内部观察到了内氧化区。渗氮试样表面氧化膜呈双层结构,其中,外层为Fe₂O₃,内层为富Cr的Fe-Cr氧化物。F92钢渗氮过程中形成的膨胀氮过饱和铁素体相和CrN相以及氧化过程中析出的CrN沉淀相降低了铬的活性,阻碍了有保护性的富铬氧化物的生成,从而导致抗氧化性能的下降。     

中碳钢盘条的高温氧化行为研究

针对中碳钢盘条的高温氧化问题,利用热重分析仪对45钢和40Cr钢盘条的高温氧化行为进行了试验研究;采用场发射电子探针表征了氧化铁皮厚度及截面微观形貌,对氧化铁皮形貌演变规律以及合金元素在氧化铁皮与基体界面处的分布规律进行了研究分析。结果表明:45钢和40Cr钢盘条的氧化增重曲线在1 050~1 250 ℃范围内遵循抛物线规律,当氧化条件相同时,相比于常规低碳钢,其氧化激活能较高,抗氧化性能更好;氧化铁皮呈典型的3层结构,从外到里分别为Fe₂O₃、Fe₃O₄及FeO,并且在氧化铁皮与基体界面处存在合金元素富集层;45钢盘条在高温氧化时,Cr元素分布不明显,Si元素在氧化铁皮与基体界面处有少量富集,Mn元素在氧化铁皮中均匀分布;40Cr钢盘条在氧化铁皮与基体界面处不仅有富Si层,还明显存在一层均匀完整的富Cr层,由于合金元素富集层阻碍了Fe²⁺向外扩散,提高了盘条的高温抗氧化性能。     

吐丝温度与风冷速率对HRB400E带肋钢筋表面锈层结构的影响

针对HRB400E带肋钢筋盘条生产中的红锈问题,采用热力模拟试验机模拟生产工艺并对吐丝温度和风冷速率进行了控制,采用扫描电镜和能谱仪,分析了不同工艺条件下试样表面氧化铁皮的组成结构;结合试样表面质量,研究了吐丝温度和风冷速率对试样表面氧化铁皮结构和红锈形成的影响。结果表明:风冷速率为4 ℃/s时,随着吐丝温度从800 ℃降至700 ℃,先共析Fe₃O₄的数量逐渐减少,无红锈缺陷;风冷速率降为2 ℃/s时,吐丝温度越低,越易出现红锈缺陷;吐丝温度为750 ℃时,随着风冷速率由6 ℃/s降至2 ℃/s,先共析Fe₃O₄数量逐渐增多,氧化层越易开裂且出现红锈缺陷。     

氧化时间及铬含量对Fe-Cr钢高温氧化行为的影响

为了测定不同氧化时间以及铬含量对高温条件下钢材表面氧化铁皮组织和厚度的影响,将Fe-5Cr钢与Fe-10Cr钢在1000 ℃空气条件下氧化60~180 min,采用增重法绘制其氧化动力学曲线,并利用光学显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对氧化铁皮的断面形貌和物相进行研究。结果表明,两试验钢氧化初期为“气-固”反应,中后期为“气相-氧化铁皮-固相”反应。两试验钢氧化铁皮结构均由外氧化层、内氧化层和内氧化区域组成。当氧化时间为180 min时,Fe-10Cr钢检测到了内氧化物Cr₂O₃。空气中氧元素向内扩散与基体中铬元素发生反应生成内氧化物Cr₂O₃,再与氧化铁皮层中的FeO发生固相反应生成尖晶石结构产物FeCr₂O₄。随着氧化时间的增加,由于内氧化物Cr₂O₃不断受到内氧化层的包裹而转为外氧化,内外氧化的转变使得基体不断被腐蚀,氧化铁皮厚度不断增加。     

大规格82B高碳钢盘条难酸洗原因研究

针对酒钢生产的大规格φ10.0~φ16.0 mm 82B盘条表面磷化膜在拉丝工艺中易脱落,氧化层中难酸洗的Fe₃O₄含量相对较高,拉拔困难的问题,选用酒钢和A钢厂生产的φ12.5 mm规格82B盘条,用SEM观察盘条表面氧化层厚度和结构组成,用EDS分析氧化层各层元素的分布,用XRD检测氧化层物相的种类和比例。结果发现,酒钢生产的盘条表面粗糙度大,氧化层在盘条表面呈犬牙交替的结合方式;Fe₃O₄的质量分数较A钢厂盘条高39.1%,含CrSi₂层也较致密。为此,对生产工艺提出了优化措施,通过降低吐丝温度和提高冷速,来提高易酸洗相FeO的比例,减少在共析反应最激烈的450~550 ℃温度区间的停留时间,从而减少了难酸洗相Fe₃O₄的含量,改善了盘条的酸洗性能。     

稀土La对铁基耐蚀合金抗氧化性能的影响

通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)等手段对不同La含量的铁基耐蚀合金850 ℃下的抗氧化性能进行了研究。结果表明,在850 ℃条件下,随着稀土La含量的增加,在一定程度上降低了合金的抗氧化性能,但氧化膜与基体的粘附性却得到了大大提高。La含量增加后,促进了氧的内扩散,使内氧化层呈树枝状深入合金基体,对氧化膜起到钉固作用。氧化膜主要由3个区域组成:外层是Fe₂O₃与CuO混合层,并含有少量CuFe₂O₄;中间层是以NiFe₂O₄为主的保护层,并含有少量的Fe₂O₃、NiO;内层则是以Fe₂O₃为主并含有少量NiO氧化物的内氧化区。     

铁素体-马氏体钢P91和P92在超临界水中腐蚀后氧化膜多孔性分析

用X射线衍射（XRD）和扫描电镜-电子能谱（SEM-EDX）技术研究P91、 P92在500℃/25 MPa和550℃/25 MPa超临界水中腐蚀后氧化膜的多孔性成因。结果表明,两种材料氧化膜均为双层结构,外层氧化膜为 Fe₃O₄相,内层氧化膜为Fe₃O₄和FeCr₂O₄相,P92在接近氧化膜区域的基体内存在一个内氧化区。P91和P92在超临界环境中腐蚀后氧化膜的多孔性与外层氧化膜Fe₃O₄的缺陷类型有关,富氧Fe₃O₄中的缺陷主要类型为氧空位,在超临界状态下,当氧空位浓度达到一定程度后,空位坍塌即形成小孔。     

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。     

压缩机转子轴表面烧蚀变性层的组织结构

利用试验机模拟鼓风机转子高压高转速下产生的烧蚀变性层,分别在1100 r/min、1400 r/min及相同作用时间下,在40CrNiMo7钢表面制备烧蚀变性层。采用X射线光电子能谱（XPS）对变性层进行表面及不同刻蚀层的元素相对含量和价态分析,并利用金相显微镜对变性层、结合界面组织观察。试验结果表明,变性层呈现多层膜结构,主要由Fe、FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄组成,且主要为FeO。变性层形成机理主要为：高温下生成阳离子空位浓度高的FeO层,离子扩散速度快,变性层快速形成。1100 r/min下变性层分层明显,由里向外为Fe、FeO、Fe₃O₄、Fe₂O₃最外层只有Fe₂O₃;1400 r/min下Fe的各价态物质扩散反应剧烈,分层不明显。这两条件下变性层的显微组织相同,但与基体组织明显不同,变性层最表层出现氧化物团簇结构,亚表层组织粗大,但比较致密,局部有微孔洞。     

热轧酸洗板表面黑斑缺陷成因及机理研究

针对国内某钢厂生产的热轧酸洗板表面出现黑斑缺陷而严重影响后续酸洗质量的问题,对黑斑缺陷的形成原因及机理进行了研究。采用场发射扫描电镜和电子探针、X射线衍射仪、维式硬度计对黑斑缺陷的微观形貌、元素分布和相成分进行了分析,并对不同轧制工艺下残留氧化铁皮压入规律进行了研究。结果表明：黑斑缺陷部位与无缺陷部位氧化铁皮都为两层结构,但黑斑缺陷部位氧化铁皮更厚,并在交界处出现了“C”形厚度渐变趋势;黑斑内氧化层处Si元素以Fe₂SiO₄形式富集,Fe₂SiO₄对氧化铁皮产生钉扎作用导致除鳞困难,形成氧化铁皮压入缺陷,外侧更厚的Fe₃O₄层致使压入缺陷表面呈现黑色;在模拟残留氧化铁皮压入的实验中,残留氧化铁皮在粗轧和精轧温度下压入基体都会导致热轧板表面出现黑斑,随着压下率的增大,黑斑与基体结合会更紧密;黑斑缺陷表面微观形貌表现为氧化铁皮压入形式,并且表面硬度与残留氧化铁皮压入形成的黑斑表面硬度接近,都远大于基体硬度。出现黑斑缺陷的根本原因是Fe₂S...     

Al对Fe-20Cr-35Ni-0.6Nb合金显微组织和抗氧化性的影响

采用增量法研究了不同Al含量(0.5%、1.5%、2.5%,质量分数)的Fe-20Cr-35Ni-0.6Nb含Nb合金在1000 ℃空气条件下的抗氧化。采用SEM、EDS、TEM、拉曼光谱等手段研究了合金的显微组织和氧化膜特性。结果表明,3种含Nb合金组织为单相奥氏体,基体中存在少量弥散分布的NbC沉淀相,氧化前后沉淀相含量和晶粒大小保持不变。添加0.5%和1.5%的Al后,含Nb合金的表面形成多层结构的氧化膜,最外层和第三层为Cr₂O₃,次表层主要为NiCr₂O₄、NiFe₂O₄和Fe₂O₃,最内层为Al₂O₃内氧化层。基体中的NbC析出相和氧化膜中少量Nb的氧化物(Nb₂O₅)加剧了氧化膜的疏松。当Al含量增加到2.5%时,含Nb合金表面形成连续致密的Al₂O₃氧化膜,降低了Fe-20Cr-35Ni-0.6Nb合金的氧化速率,提高了抗氧化性。     

耐高温氧化Fe-Cr-Ni中熵合金氧化层的微结构与力学性能分布

目的 开发有优异抗高温氧化性的低成本Fe-Cr-Ni中熵合金,研究其高温氧化层微结构与力学性能分布。方法 通过连续氧化增重试验研究了Fe-Cr-Ni中熵合金在1 150～1 240℃空气中的氧化动力学,结合SEM、EDS、XRD、XPS等分析技术与微米划痕试验,对经1 150℃氧化4 h后的氧化层形貌、成分、相分布与微米力学性能分布进行了分析。结果 Fe-Cr-Ni中熵合金在空气中高温氧化增重遵循抛物线规律,氧化激活能为417.64 kJ/mol,抗氧化性优异;经1 150℃氧化4 h后,Fe-Cr-Ni中熵合金氧化层形成双层结构,外层主要由致密的Mn(Fe/Cr)₂O₄尖晶石氧化物、Fe₂O₃和少量MnO₂组成,内层由致密且连续的Cr₂O₃组成,在基体与氧化层界面弥散分布着SiO₂内氧化物颗粒。氧化层的力学分布特征体现了其分层结构,外层与内层的结合力约为10 N,氧化内层与基体的结合性好,结合力约为24 N。随...     

309SMOD奥氏体耐热不锈钢的高温氧化行为

采用增重法分析了309SMOD奥氏体不锈钢板材在不同温度下的氧化行为,获得了该钢高温氧化的抛物线动力学曲线,利用SEM、EDS及XRD对氧化物的形貌和物相进行了分析。结果表明,800 ℃氧化物形貌为板状和块状,900 ℃、1000 ℃的氧化物主要为尖晶石颗粒。309SMOD奥氏体不锈钢表面由于高温氧化生成具有3层结构的混合氧化物膜,最外层结构为MnCr₂O₄和FeCr₂O₄,次外层结构的氧化物为Cr₂O₃,最内层结构的氧化物为SiO₂,这种结构的氧化膜使得309SMOD奥氏体不锈钢具有良好的抗高温氧化性能。     

Y2O3 对DZ125合金表面Cr-Al-Y渗层的组织结构及抗氧化性能影响

为进一步提高DZ125合金高温服役性能,通过扩散渗方法在其表面制备了稀土元素Y改性的Cr-Al共渗层,研究了Y₂O₃含量对渗层组织结构及抗高温氧化性能的影响。结果表明：不同条件下制备的Cr-Al-Y渗层均具有三层结构,由外向内依次为：Cr+Ni₃Cr₂外层,Ni₃Cr₂+Al₁₃Co₄中间层,以及Ni₃Al内层。当渗剂中Y₂O₃含量为0%～2%(质量分数,下同)时,渗层的厚度与密度显著增加;当稀土Y₂O₃的添加量过高时(5%),渗层的密度及厚度反而下降。1100℃高温氧化实验表明,Cr-Al-Y渗层显著提高了DZ125合金的抗高温氧化性能。     

预氧化对不同离子渗氮工艺的影响

 利用光学显微镜、显微硬度计、XRD、SEM等分析了预氧化对40CrNiMo钢离子渗氮过程的影响。结果发现:在300℃氧化1 h的40CrNiMo试样,表面生成了厚0. 4～0. 7μm、以Fe₃O₄和Fe₂O₃为主的氧化层。在随后的540℃离子渗氮过程中,当渗氮时间较短（4 h）时,试样出现渗层浅、分布不均和硬度低等缺陷;但随着渗氮时间的延长（8 h）,预氧化表现出了一定的催渗效果,同时渗层中脉状氮化物减少;当渗氮时间延长至16 h时,预氧化的催渗效果更加显著,但渗层的疏松有所增加。