Si含量对钢的一次氧化皮结构和粘结性的影响

通过热压测试、拉曼（Raman）光谱、以及X射线吸收微细结构测试，研究了3％Si钢材在液化石油气燃烧废气中形成的氧化皮粘结性和结构。在钢与氧化皮界而上，Fe2SiO4含量随Si含量的增高而增多，从而抑制了钢中Fe离子的扩散，并产生了致密的次生氧化皮。当钢在低于Fe2SiO4熔点加热氧化时，[Si]高钢材的氧化皮粘结性高，是由次生氧化皮的结构决定的。     

X70管线钢表面点蚀成因及机理分析

文章分析了X70钢板的点蚀成因并提出了控制措施,试验表明,X70钢的氧化皮均呈现分层情况,氧化皮内有较多裂纹,结构疏松、不致密,导致层流冷却水中的盐分在X70钢氧化皮中残留,使得X70钢氧化皮内的盐分较高,是导致其在存储过程中发生点蚀的主要原因。磷酸根作为一种缓蚀性阴离子,能够提高材料的自腐蚀电位,并与其他离子相互作用,改善氧化皮的保护性能,但含氧酸根本身就能引起点蚀,所以往层流冷却水中添加PO43-的方法需谨慎。     

温度对高锰高铝钢氧化动力学规律的影响

为了明确高锰高铝钢在高温下氧化的动力学规律，采用恒温氧化法研究了高锰高铝钢在干燥空气中温度为900～1 300℃时的氧化行为，利用XRD、SEM+EDS对氧化皮横截面和表面的的物相及形貌结构进行了分析，并利用FactSage软件对样品在不同氧分压和不同氧化温度下生成的物相进行了计算。结果表明，温度为900～1 300℃时，高锰高铝钢氧化均遵循抛物线规律。温度小于1 100℃时，氧化反应活化能为128.04 kJ/mol,高锰高铝钢氧化皮外层为富锰氧化物，中间层为锰铁氧化物，内层主要是锰铁氧化物还有少量氧化铝。中间层和内层中存在大量的气孔，中间层靠外侧的气孔为束条状气孔，靠内侧为无规则大圆形气孔，内层的气孔多为均匀分布的小尺寸气孔。温度大于1 200℃时，氧化反应活化能为212.84 kJ/mol,高锰高铝钢氧化皮有3层，但成分与温度小于1 100℃时的氧化结果差异较大，外层为锰铁氧化物，中间层为富锰氧化物，内层以锰铁氧化物为主还均匀分布有少量Al₂O₃颗粒。高锰高铝钢氧化皮的致密性、连续完整性均优于温度小于1 100℃时氧化皮，对氧化过程的阻...     

蒸汽温度对G115钢氧化行为的影响

研究了马氏体耐热钢G115在600~700℃的蒸汽氧化行为。通过对氧化增重的测量得到了不同温度下的氧化动力学曲线。采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)及其附带的能谱仪(EDS)对氧化皮的形貌和结构进行了分析。氧化增重结果表明,G115钢600℃的氧化速率显著低于650和700℃。650℃前150 h的氧化增重比700℃低,后期反而比700℃的氧化增重更高。氧化皮形貌和结构的观察结果表明,600℃形成的氧化皮由氧化皮外层、氧化皮内层和内氧化区组成,氧化皮中无明显的富Cr层。在650和700℃氧化时,早期的氧化皮中含有内氧化区,但内氧化区随着氧化时间延长而逐渐消失,外氧化的富Cr在氧化皮/基体界面附近形成。700℃时内氧化区向外氧化层的转变比650℃更快。升高温度一方面使扩散系数提高而加速整体氧化速率,另一方面降低了外氧化转变所需的Cr临界值而促进外氧化富Cr层形成,进而延缓氧化。总的来说温度对G115钢的蒸汽氧化行为具有复合影响。     

表面氧化皮对A级船板钢耐腐蚀性能的影响

采用中性盐雾腐蚀实验,对表面有、无氧化皮的船板钢在NaCl介质中的耐腐蚀性能进行了测试.利用场发射扫描电镜(FESEM)、能谱(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了表面具有不同氧化皮状态船板钢的腐蚀形貌、元素分布和腐蚀产物相结构等.研究表明,表面无氧化皮试样的耐蚀性明显优于有氧化皮试样,这主要是由于氧化皮的存在导致了...     

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...     

H型钢轧制过程中表面氧化皮耐蚀性能研究

为研究H型钢表面氧化皮在轧制过程中的形貌变化及其对耐蚀性能的影响,利用扫描电镜(SEM)对其进行了观察,发现粗轧后氧化皮与基体的结合疏松。通过自然腐蚀电位、极化曲线和电化学阻抗等电化学测试方法,研究了H型钢表面氧化皮的耐腐蚀性能变化。结果表明:粗轧后样品由于残留氧化铁皮压入,破坏了氧化皮的致密结构,耐蚀性能下降,精轧后样品氧化皮对基体的保护作用较强,耐蚀性能提高。     

Si元素对TRIP590钢表面氧化物的影响

文章对TRIP590钢表面的红色氧化皮进行了化学成分和微观形貌的检测和分析。研究结果显示,Si元素的含量是影响氧化皮结构的主要因素,在高温下扩散到表面与Fe和O形成复杂氧化物2FeO·SiO。在此基础上,对TRIP590钢中Si和其他元素的适当含量进行了分析和讨论。     

9%～11%Cr锅炉用耐热钢在蒸汽中的氧化行为

电站锅炉用钢长期处于高温高压的工作环境下,材料在超临界水中的抗蒸汽腐蚀性能是衡量其服役性能的一个重要指标。以Cr的质量分数为11%的钢为研究对象,在蒸汽氧化试验平台上完成了对试验钢的蒸汽腐蚀试验,通过数值模拟获得了氧化动力学曲线。结果表明,试验钢的氧化增重符合抛物线规律。通过SEM、XRD等方法分析了氧化层的形貌、化学成分,结果表明,氧化层为双层结构。对比分析了Cr的质量分数为9%和11%的钢后发现,增加Cr含量明显提高了抗蒸汽氧化性能。     

低铬和中铬含钛铁素体不锈钢高温氧化行为

通过对低铬（409L）和中铬（439）含钛铁素体不锈钢在900 ℃下空气中开展恒温氧化试验,获得了两种钢的氧化动力学曲线,并结合EPMA、SEM和XRD等方法对氧化皮的结构进行了分析。结果表明,409L和439氧化动力学曲线均遵从抛物线规律,但409L抛物线速度常数远高于439;409L氧化80 h后氧化层结构由外侧Fe2O3和内侧(Fe,Cr,Mn)3O4复合尖晶石组成;439氧化80 h后氧化层外侧则由Cr2O3和(Cr,Mn)3O4尖晶石组成,内侧为一层SiO2,基体内还伴有钛的内氧化;较高的铬含量能保证TiO2内氧化颗粒稳定存在,而TiO2内氧化颗粒阻止离子迁移,显著降低氧化速度。     

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。     

硅钢高温氧化铁皮的显微结构表征

利用电子探针面分析、状态分析及电子背散射衍射相分析技术研究硅钢高温氧化铁皮的显微结构。电子探针面分析可以直观的看出元素的分布状态,初步判断氧化铁皮的结构,而状态分析可以准确表征常规氧化铁皮中铁元素的状态,对于合金元素富集区域则通过电子背散射衍射相分析技术来标定。结果表明,高温氧化铁皮的结构主要有4层,即最外层为厚度约为10 μm的Fe₂O₃相,次外层为Fe₃O₄相,中间层为FeO相上分布有颗粒状的Fe₃O₄相,最内层为FeO相和Si元素富集的Fe₂SiO₄相。其中Fe₂SiO₄层的分布特征与加热温度密切相关:1 100 ℃时,Fe₂SiO₄相呈颗粒状,弥散分布在FeO层;1 200 ℃时,Fe₂SiO₄相呈液态,侵入基体和疏松的FeO层,且沿着FeO晶界呈网状分布。     

铬元素添加对热轧低碳钢高温氧化行为的影响

 为了研究铬元素和加热工艺参数(加热温度、保温时间)对热轧低碳钢表面氧化铁皮形成过程的复合作用,采用热重分析法研究了铬含量对低碳钢在1 100~1 250 ℃空气中氧化行为的影响规律,计算了氧化速率常数,并对比了不同试验条件下氧化铁皮的物相组成、显微结构以及微区元素占比。结果表明,所有氧化过程均呈现两阶段特征,即初期氧化动力学曲线呈线性规律,中后期逐渐转变成抛物线规律,而从线性到抛物线转变所需时间会随着钢中铬含量的升高而缩短;同时,铬元素添加后氧化铁皮的结构由最外侧的Fe₂O₃层、中间的Fe₃O₄层和FeO层以及靠近基体的富铬尖晶石(FeCr₂O₄)层组成,FeCr₂O₄层在氧化过程中通过阻碍铁离子和电子的外扩散,降低了氧化速率,从而显著提高低碳钢的抗高温氧化性能。     

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。     

基于热轧全流程氧化铁皮控制的耐蚀性工艺

 针对热轧生产流程实际工况,系统研究了热轧、卷取阶段的三次氧化铁皮演变规律,旨在不增加生产成本的前提下,通过调整热轧生产工艺控制氧化铁皮结构,利用热轧后生成的氧化铁皮作为防护屏障,提高钢材耐蚀性能。结果表明,在不同轧制温度下,三次氧化铁皮结构从外到里分别为Fe₂O₃、Fe₃O₄和FeO,由于FeO中的阳离子空位密度大,导致其比例最大,并且随着轧制温度增加,氧化铁皮中的FeO层厚度逐渐增厚,并且其比例也逐渐增加。通过模拟连续冷却试验发现氧化铁皮结构转变关系呈现出“C”曲线的形式。在450～550 ℃温度范围内卷取时,FeO发生共析反应程度达到峰值,同时可以看出在高温下卷取可以有效抑制共析转变的发生。通过大量的试验研究表明,获得以先共析Fe₃O₄为主的完整氧化铁皮的结构类型,是有效提高热轧钢材耐蚀性的主要控制方向。因此在国内某钢厂热连轧生产线进行了基于氧化铁皮控制的耐蚀性工艺试轧试验和盐雾试验,结果表明,氧化铁皮完整致密,并且其结构类型主要为先共析Fe₃O₄,因此利用轧制工艺调整改变钢板表面氧化皮结构,钢材耐蚀性能得到显著提高。     

铝对铁素体耐热不锈钢高温氧化行为的影响

 为了探究不同铝含量对X10CrAlSi18铁素体耐热不锈钢高温氧化行为的影响,采用恒温氧化方法对0.63%Al 和1.06%Al(质量分数)两组钢在700 ℃空气下进行高温氧化研究,测定和计算了氧化增重和平均氧化速率,观察分析了氧化形貌与氧化物相组成。结果表明,两组钢均达到了完全抗氧化级别,但1.06%Al钢的氧化增重和氧化速率均小于0.63%Al钢,表现出较好的抗高温氧化性;两组钢氧化膜均由3层组成,内层为Al₂O₃和SiO₂,中间层为Cr₂O₃和Fe₂O₃,外层则为MnCr₂O₄和FeMn₂O₄;随着铝含量的增加,氧化膜较为连续、致密,且与基体之间附着性较好,同时内氧化明显减少。     

低铬钢水蒸气气氛下的氧化行为

为探究低铬元素钢材在水蒸气条件下的氧化行为,针对5 Cr和10Cr钢在水蒸气氛围下的氧化过程,采用热重分析仪(TGA)进行高温氧化试验.利用金相显微镜和XRD对试样氧化后的断面形貌和物相进行检验分析,研究了低铬含量钢在水蒸气氛围下表层氧化的机理.研究结果表明,由于基体表面氧化铁皮会因为水蒸气存在而产生孔洞和裂纹,成为了...     

S32101双相不锈钢热轧中厚板氧化铁皮显微分析

摘要：采用EPMA、WDS和XRD对S32101双相不锈钢中厚板表面氧化铁皮显微结构进行研究，同时采用称重法测定出氧化增重曲线。结果表明：S32101双相不锈钢氧化铁皮厚度分布不均匀，氧化增重的平方值与氧化时间基本成直线关系。氧化铁皮外层物相为Fe2O3和Fe3O4，内层物相主要为FeCr2O4，局部区域存在MnCr2O4和NiCr2O4。结合热力学计算，得出了S32101双相不锈钢氧化铁皮形成的过程。     

电子探针分析钢表面氧化铁皮的状态

利用电子探针(EPMA)对标准样品及待测钢板分别进行了状态分析试验,结果表明:电子探针可有效判定钢表面氧化铁皮中Fe元素存在的不同价态,其中Fe元素L_β/L_α峰强比对照法最为实用,即通过电子探针测试获得待测试样的Fe元素Lβ/Lα峰强比,然后将该比值与标准样品的Fe元素Lβ/Lα峰强比进行对照,即可判断待测试样氧化铁皮层内不同位置铁的价态,从而鉴定物相为Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO或单质Fe。经多次测试,Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO、单质Fe 4种相的Fe元素Lβ/Lα峰强比分别为0.36、0.41、0.47、0.08,最大统计不确定度为0.02。依据Fe元素Lβ/Lα峰强比的差异,电子探针可对截面试样氧化铁皮的不同灰度区域进行物相鉴定,此外,还可对表面试样的氧化铁皮缺陷进行状态分析。     

富氧燃烧气氛中钢坯的氧化过程

为了研究在冶金轧钢加热炉富氧燃烧条件下炉内钢坯的氧化状况,自行设计搭建了可控气氛钢坯传热传质过程实验平台,研究富氧燃烧气氛对钢坯氧化传质的影响规律及不同温度下氧化层的形貌特征.结果表明:钢坯的氧化过程可以分为快速氧化阶段和慢速氧化阶段.在高温环境中,随着氧化温度的提高,CO₂和H₂O的浓度变化对钢坯氧化的影响逐渐加强,随着CO₂和H₂O浓度的提高,钢坯的氧化烧损程度也变得越来越严重.钢坯氧化层主要是由Fe₃O₄和FeO组成.