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耐熱不銹鋼310S的高溫氧化性 ...

高溫抗氧化性能作為耐熱鋼的一個重要性能指標,已經被眾多研究者關注。鋼中特殊合金元素是改善和提高合金抗氧化性能的重要原因,在保證基本性能的前提下,合適地加入合金元素是改善和提高合金抗氧化性能的重要原因,合金元素的合適加入能在鋼表面形成不同的致密氧化膜,從而提高其高溫抗氧化性。

耐熱不銹鋼310S是高鉻高鎳奧氏體不銹鋼,其不僅具有優良的耐蝕、力學性能,同時也具有優異的高溫耐氧化性、抗蠕變性。因此,被廣泛應用在各種高溫爐、特殊環境的高溫部件等。

關于耐熱不銹鋼310S的高溫氧化機制,目前已經有了研究。太原鋼鐵集團的研究人員通過研究310S在空氣中的高溫氧化試驗來評定其高溫氧化性能,在分析氧化動力學增重曲線的基礎上,研究其氧化膜的形貌、分布、結構,并對其形成機制進行了解釋。

試驗樣品取自太鋼奧氏體耐熱不銹鋼310S熱板,化學成分見下表(質量分數,%):C0.055,Si0.50,Mn1.03,Cr25.52,Ni19.25。

將樣品切割成30mm×15mm×4mmm,每個試驗點使用3個平行樣,對試樣進行研磨,經水砂紙打磨除去表面氧化皮及線切割加工痕跡,然后用乙醇清洗吹干。準備與試樣相同數量的坩堝,進行編號,用電阻加熱爐對其進行烘烤,使坩堝中的殘留物質充分發揮,質量恒定。將高溫氧化的試樣直接置于坩堝中,一同放入箱式電阻爐中進行高溫氧化。試驗氣氛為空氣,氧化溫度分別為800、900、1000℃;每個試樣處理時間分別為20、40、60、80、100、120、140h。氧化完成后稱重并記錄,稱重儀器為電子分析天平。高溫氧化試驗結束后,用X射線衍射儀對氧化產物進行物相分析,用掃描電子顯微鏡、能譜儀分析氧化膜的表面形貌。分析結果表明:

(1)耐熱不銹鋼310S在800、900、1000℃下表現出很好的抗氧化性。各溫度下隨著時間的延長,均有不同程度氧化增重的趨勢,但隨著時間延長氧化趨勢減緩。同時隨著溫度的升高,氧化速率增快。

(2)氧化膜由外層致密的尖晶石MnCr2O4、Cr2O3和內層的SiO2組成,隨溫度升高,MnCr2O4衍射峰增強,生成物增多。3層致密的結構加上氧化物本身的良好抗氧化性能,使耐熱不銹鋼310S整體表現出很好的抗高溫氧化性。


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耐熱不銹鋼310S的高溫氧化性 ...

高溫抗氧化性能作為耐熱鋼的一個重要性能指標,已經被眾多研究者關注。鋼中特殊合金元素是改善和提高合金抗氧化性能的重要原因,在保證基本性能的前提下,合適地加入合金元素是改善和提高合金抗氧化性能的重要原因,合金元素的合適加入能在鋼表面形成不同的致密氧化膜,從而提高其高溫抗氧化性。

耐熱不銹鋼310S是高鉻高鎳奧氏體不銹鋼,其不僅具有優良的耐蝕、力學性能,同時也具有優異的高溫耐氧化性、抗蠕變性。因此,被廣泛應用在各種高溫爐、特殊環境的高溫部件等。

關于耐熱不銹鋼310S的高溫氧化機制,目前已經有了研究。太原鋼鐵集團的研究人員通過研究310S在空氣中的高溫氧化試驗來評定其高溫氧化性能,在分析氧化動力學增重曲線的基礎上,研究其氧化膜的形貌、分布、結構,并對其形成機制進行了解釋。

試驗樣品取自太鋼奧氏體耐熱不銹鋼310S熱板,化學成分見下表(質量分數,%):C0.055,Si0.50,Mn1.03,Cr25.52,Ni19.25。

將樣品切割成30mm×15mm×4mmm,每個試驗點使用3個平行樣,對試樣進行研磨,經水砂紙打磨除去表面氧化皮及線切割加工痕跡,然后用乙醇清洗吹干。準備與試樣相同數量的坩堝,進行編號,用電阻加熱爐對其進行烘烤,使坩堝中的殘留物質充分發揮,質量恒定。將高溫氧化的試樣直接置于坩堝中,一同放入箱式電阻爐中進行高溫氧化。試驗氣氛為空氣,氧化溫度分別為800、900、1000℃;每個試樣處理時間分別為20、40、60、80、100、120、140h。氧化完成后稱重并記錄,稱重儀器為電子分析天平。高溫氧化試驗結束后,用X射線衍射儀對氧化產物進行物相分析,用掃描電子顯微鏡、能譜儀分析氧化膜的表面形貌。分析結果表明:

(1)耐熱不銹鋼310S在800、900、1000℃下表現出很好的抗氧化性。各溫度下隨著時間的延長,均有不同程度氧化增重的趨勢,但隨著時間延長氧化趨勢減緩。同時隨著溫度的升高,氧化速率增快。

(2)氧化膜由外層致密的尖晶石MnCr2O4、Cr2O3和內層的SiO2組成,隨溫度升高,MnCr2O4衍射峰增強,生成物增多。3層致密的結構加上氧化物本身的良好抗氧化性能,使耐熱不銹鋼310S整體表現出很好的抗高溫氧化性。


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