《不锈钢高温氧化性质》由会员分享，可在线阅读，更多相关《不锈钢高温氧化性质（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高温下，不锈钢的氧化性能受到很大的影响，其氧化层有结构性的变化。一、氧化膜；不锈钢在室温情况下，表面只生成 Fe3O4，Fe2O3 相二层结构，当温度570 度 时，生成 FeO 层，所以高温环境，表面氧化膜为三层结构。从高温冷却回的过程： FeO 要分解，氧化皮层中有相变。膜内部电子环境考虑：阳离子空位：P型半导体如FeO , Fe304膜阴离子空位：N型半导体如Fe2O3膜e通过+ FeH-F空位Fe2O3电子空位更子空世P导信通过O v位过剩电于K导陆連过阳 离于空 位过程解释：氧化过程的主要是氧离子和铁离子(合金元素形成的离子)在氧化层 中的扩散，同时也是电子传导过程。这个氧化腐蚀的过
2、程，本质上也是一个电化 学腐蚀过程。这也是不锈钢和耐热钢在理论上的共同基础。实际工件表面的氧化层，还有以下性质： 通过对氧化物体积和被氧化物体积的比较，判断氧化膜是否覆盖工件表面；例：V(FeO)： V(Fe)=1.77； V(Fe304)： V(Fe)= 2.09V(Fe2O3)：V(Fe)=2.14判定：大于1 说明可以覆盖表面，考虑体积，比值，层与 层的应力，可以推断出容易起皮。 生成的氧化物结晶结构和致密性； 和基体金属的结合。二、氧化速度； 氧化速度主要取决于化学反应的速度和扩散的速度，温度的升高，化学反应的速 度和扩散速度将增加，随着时间的延长和膜的的增厚或膜的致密性的提高而减慢
3、因此氧化速度可有下列三种情况：1）氧化膜不完整、不连续时，像氧化物比体积小的镁、钾、钙等，他们的氧化 膜增厚和时间的关系是样：y=Kt+A；2）氧化膜是覆盖在金属表面的，膜层中可以进行离子扩散。像铁、锰、钴、镍、 铜等的氧化膜。膜层增厚的关系：y*y=kt+A；3）膜不仅覆盖金属表面，而且膜层中离子扩散困难。像铬、铝、硅等的氧化膜。 膜层增厚为：y=lnKt （STS表面膜的状态的解释）三、提高钢氧化性能的途径。 加入合金元素降低氧化膜中的扩散； 加入合金元素，提高氧化膜的稳定性； 加入合金元素，形成致密，稳定的合金氧化膜。高温下工作的钢件（包含STS）,由于氧化有自发的趋势，氧化是一定要发生
4、的。 但是如前所述，氧化的速度，继续氧化问题是可以改变和控制的，通过加入合金 元素，改变氧化膜层的传导性，降低氧化膜中的扩散，提高氧化膜的稳定性；形 成致密稳定的合金元素氧化膜，提高膜的保护性，从而提高钢（STS钢）的抗氧 化性。（空气中的考虑）四、在高温下不同环境下的腐蚀考虑（STS） 加入合金元素后，基体金属（A）、合金元素（B）在氧化时可能出现三种情 况：1形成A氧化物中有B离子2.形成的B的氧化物中含有A离子；A, B各自 形成氧化物。在P型半导体（金属离子空位）加入低价合金元素离子；如NiO的氧 化膜中溶进一些一价Li离子，所以Ni+通过空位的传导性减弱。在 N 型半导体（阴离子空位
5、）加入较高价的合金元素离子； 这样会导致阴离子空位的降低，使氧离子传导削弱，钢的抗氧化性也将提高。 加入合金元素，提高氧化膜的稳定性合金元素氧化物按点阵结构、离子半径、电负性的条件的不同，稳定性不同Cr、Al、Si的氧化物点阵结构接近Fe3O4,它们的离子半径比铁小，易稳定密度大的 Fe3O4，缩小FeO形成温度。Mn、Cu的离子半径大于铁，易溶于疏松的FeO,他 们是FeO的稳定剂，扩大FeO的相区，降低FeO形成温度。合金元素对FeO共析温度的影响合金成分纯铁1,03%cr1. lAiAl膜申出坝證Q 下限盪度*0度600650750800 550STS上的解释：在Cr、Ti、Al含量高时
6、，FeO相区会消失。 加入合金元素，形成致密，稳定的合金氧化膜当钢中加入合金元素 Cr、Ti、Al、Si 时，则在氧化的过程中，由于铁离子的消 耗，而铬、铝、硅等氧化物的稳定，会使氧化物的底层逐渐富集为稳定的氧化物 的膜层，形成以 Cr2O3，Al2O3、SiO2 为主的氧化膜，这类氧化膜形成时，铁， 氧通过膜的扩散严重受阻，氧化性显著提高。Fe3O4禹跟过俚.Hi扇匸r1.匚r23.329Cr条件：高温570度从左到右：A. 纯铁B. 12.23%CrC. 25%CrO 200400&0D800 4000NQ662&NOfiSOOGr. 20; Ni $0N088G0S310DO20Cr 5NlS3DdOOI-lourscyclic exposure m &0CG 5 niin liealmij, 5 min cooing)不同Cr含量在相同温度下对不锈钢表面氧化的影响。本文选 http:/
